JP6287296B2 - プリプレグシート自動積層装置 - Google Patents
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Description
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。
図18に示すHは、コンパクタ201の移動方向(以下、「H方向」という)を示している。なお、図18では、H方向に対して交差する方向に配置された複数のコンパクタ201を図示することが困難なため、1つのコンパクタ201のみを図示する。
従来のコンパクタ群200は、H方向に対して交差する方向に配置された複数のコンパクタ201を有する。
コンパクタ201は、ピストン機構202と、コンパクタシュー203と、を有する。ピストン機構202は、上下方向に往復運動する軸204を有する。コンパクタシュー203は、軸204の先端部に設けられている。
このように、複数のコンパクタ201を近接して配置することで、積層シートの全面を押圧することが可能となるため、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できる。
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第2のローラ面を有し、該第2のローラ面が前記一対の第1のローラ間に配置された隙間と対向するように配置された第2のローラと、を有することを特徴とする。
さらに、コンパクタを複数配列させることで構成されたコンパクタ群を有することにより、一方向にコンパクタ群を移動させることで、摩耗粉をほとんど発生させることなく、被積層体の上方に位置する積層シートを押圧することが可能となる。
これにより、積層された半硬化状態のプリプレグシート(言い換えれば、被積層体、及び積層シートを構成する半硬化状態のプリプレグシートよりなる構造体)間に摩耗粉が介在することを抑制できる。
これにより、積層された半硬化状態のプリプレグシートのうち、第1のローラの外周面が通過した部分に、空気(空気溜まり)が介在することを抑制できる。
これにより、ステージ上に載置された被積層体の外周部とステージとの間に形成される段差をコンパクタが通過する際に、被積層体の外周部に積層される半硬化状態のプリプレグシートを押圧する圧力ムラを緩和させることができる。
これにより、ステージ上に載置された被積層体の外周部とステージとの間に形成される段差をコンパクタが通過する際に発生するプリプレグシートを押圧する圧力ムラを緩和させることができる。
これにより、第1及び第2のローラ保持部が別体とされた場合でも一対の第1のローラと第2のローラとの間隔を所定の間隔に保ったまま積層シートを押圧することができる。
これにより、コンパクタが押圧する積層シートに、上記反力に起因するシワが発生することを抑制できる。
これにより、積層された半硬化状態のプリプレグシートに、空気(空気溜まり)が介在することをさらに抑制できる。
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側面図である。
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。
また、図1において、各種ローラの周囲に記載された矢印は、各種ローラの回転方向を示している。
図1では、コンパクタ群28を構成する一方向に配列された複数のコンパクタ40を図示することが困難なため、コンパクタ群28を構成する1つのコンパクタ40のみ図示する。
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、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。
支持ローラ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の送り方向を変えて、積層シート16の上面側の面が剥離用シート17の他面17bとなるように積層シート17を支持すると共に、ガイドローラ24に積層シート16を供給するローラである。
ガイドローラ24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。
図2では、説明の便宜上、図1に示す被積層体12の上面12aに貼り付けられた半硬化状態のプリプレグシート18を「半硬化状態のプリプレグシート18−1」として図示する。また、図2では、一対の第1のローラ46−1,46−2と第2のローラ55との位置関係が明確となるように、コンパクタ40を構成する図1に示す押圧機構57の図示を省略する。
図2に示すEは、コンパクタ群28が移動するA方向に対して直交する方向(以下、「E方向」という)を示している。図2において、図1に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
E方向に配列された複数のコンパクタ40は、A方向側に一対の第1のローラ46−1,46−2が位置するように配置されている。
したがって、駆動装置(具体的には、コンパクタ群28をA方向に移動させる図示していない駆動装置)により、A方向にコンパクタ群28を移動させた際、半硬化状態のプリプレグシート18−1は、一対の第1のローラ46−1,46−2の第1のローラ面46−1a,46−2aに押圧された後に、第2のローラ55の第2のローラ面55aにより押圧される(後述する図3参照)。
図4は、図3に示すコンパクタの斜視図である。図5は、図4に示すコンパクタを構成する第1のローラ保持部間に配置された第1の軸受け部を説明するための斜視図である。図4及び図5において、図1〜3に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
回転軸挿入部61−1は、第1のローラ46−1,46−2との間に隙間を介在させた状態で、第1のローラ46−1,46−2間に配置されている。回転軸挿入部61−1は、第1の回転軸43が挿入される貫通孔(図示せず)を有する。回転軸挿入部61−1は、ステージ11の被積層体載置面11aに対して直交する方向に延在している。
上記構成とされた第1のローラ保持部61の形状は、例えば、L字形状とすることができる。
回転軸支持部62−1,62−2は、第2のローラ55との間に隙間を介在させた状態で、第2のローラ55を挟み込むように配置されている。回転軸支持部62−1,62−2は、ステージ11の被積層体載置面11aに対して直交する方向に延在している。
回転軸支持部62−1,62−2は、それぞれ第2の回転軸51が挿入される貫通孔62Aを有する。
上記構成とされた第2のローラ保持部62の形状は、例えば、コの字型にすることができる。
第1の軸受け部44は、第1の回転軸43のうち、第1のローラ46−1,46−2の配設位置に対応する部分に設けられている。第1の回転軸43に設けられた2つの第1の軸受け部44は、第1の回転軸43に対して回転可能な構成とされている。
第1のローラ46−1は、一方の第1の軸受け部44の外側に固定されている。これにより、第1のローラ46−1は、第1の回転軸43に対して回転可能な構成とされている。
第1のローラ46−2は、他方の第1の軸受け部44の外側に固定されている。これにより、第1のローラ46−2は、第1の回転軸43に対して回転可能な構成とされている。第1のローラ46−2は、第1のローラ46−1と対向するように配置されている。
この場合、E方向における第1及び第2のローラ46−1,46−2の幅は、例えば、14〜25mmの範囲内で適宜設定することができる。
第2の軸受け部53は、回転軸支持部62−1,62−2との間に隙間を介在させた状態で、回転軸支持部62−1,62−2間に位置する第2の回転軸51に2つ設けられている。2つの第2の軸受け部53は、第2のローラ55内に収容可能な位置に配置されている。第2の軸受け部53は、第2の回転軸51に対して回転可能な構成とされている。
このように、第1のローラ面46−1a,46−2aのうち、第1のローラ46−1,46−2間に配置された隙間F側に位置する外周面と第2のローラ面55aとを対向させることにより、第1のローラ面46−1a,46−2aの中央部に位置する面と比較して、押圧力が低くなりやすい第1のローラ46−1,46−2の外周面(この場合、隙間F側に位置する外周面)に押圧される積層シート16を第2のローラ面55aで押圧することが可能となる。
これにより、積層された半硬化状態のプリプレグシートのうち、第1のローラ46−1,46−2の外周面が通過した部分に、空気(空気溜まり)が介在することを抑制できる。
E方向における第1のローラ46−1,46−2の幅が14mmの場合、E方向における第2のローラ面55aと第1のローラ面46−1aとが対向する幅W1、及びE方向における第2のローラ面55aと第1のローラ面46−2aとが対向する幅W2は、例えば、3.5mmとすることができる。
スクレーパーローラ31は、剥離用シート17の一面17aと接触しながら回転することで、ガイドローラ33に剥離用シート17を送り出す。
剥離用シート回収ローラ35は、ガイドローラ33の後段に配置されている。剥離用シート回収ローラ35は、ガイドローラ33を経由した剥離用シート17を巻回することで剥離用シート17を回収するためのローラである。
これにより、積層された半硬化状態のプリプレグシート(言い換えれば、被積層体12、及び積層シート16を構成する半硬化状態のプリプレグシート18よりなる構造体)間に摩耗粉が介在することを抑制できる。
これにより、積層された半硬化状態のプリプレグシート(言い換えれば、被積層体12、及び積層シート16を構成する半硬化状態のプリプレグシート18よりなる構造体)間に摩耗粉が介在することを抑制できる。
図5では、第2のローラ55の内部に2つの第2の軸受け部53を配置させた場合を例に挙げて説明したが、図6に示すように、図5に示す貫通孔62Aに替えて、第2の軸受け部53を配置可能な貫通孔63Aを回転軸支持部62−1,62−2に設け、貫通孔63Aに第2の軸受け部53を配設させてもよい。
このような構成とされたコンパクタを複数用いて、コンパクタ群28を構成してもよい。
図7では、説明の便宜上、図1に示す被積層体12の上面12aに貼り付けられる半硬化状態のプリプレグシートを「半硬化状態のプリプレグシート18−2」として図示する。また、図7では、第1のローラ46−1,46−2と第2のローラ55との位置関係が明確となるように、コンパクタ40を構成する図1に示す押圧機構57の図示を省略する。
図7に示すGは、コンパクタ群28を構成する複数のコンパクタ40の配列方向(以下、「G方向」という)を示している。G方向は、半硬化状態のプリプレグシート18−2の一辺に平行な方向である。図7において、図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
このような構成とされたコンパクタ群28−2を有するプリプレグシート自動積層装置は、コンパクタ群28を有する第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。
図10は、図9に示す第1の実施の形態の変形例に係るコンパクタ群の一部(3つのコンパクタ)を拡大した平面図である。図10では、説明の便宜上、図10に示す3つのコンパクタ(図9に示すコンパクタ40)を、コンパクタ40−1,40−2,40−3として図示する。また、図10において、図9に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
複数のコンパクタ40は、積層シート16の送り方向Bと交差するE方向に対して、第1のローラ46−1,46−2と、第2のローラ55と、が交互に配置されるように配列されている。
また、コンパクタ40−1を構成する第1のローラ面46−2aの他方の外周部は、コンパクタ40−1に近接して配置されたコンパクタ40−3を構成する第1のローラ面46−2aの外周部と対向するように配置されている。
これにより、積層された半硬化状態のプリプレグシートに、空気(空気溜まり)が介在することをさらに抑制できる。
この場合、コンパクタ40−1を構成する第1のローラ46−2aの他方の外周部とコンパクタ40−3を構成する第1のローラ46−2aの外周部とが対向する幅W4は、例えば、3.5mmとすることができる。
図11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側面図である。
図11では、コンパクタ群71を構成する一方向に配列された複数のコンパクタ73を図示することが困難なため、コンパクタ群71を構成する1つのコンパクタ73のみ図示する。
また、図11では、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12において、図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図12では、説明の便宜上、一対の第1のローラ46−1,46−2と第2のローラ55との位置関係が明確となるように、コンパクタ73を構成する図11に示す第1の押圧機構81、第2の押圧機構82、及び押圧機構保持部84の図示を省略する。
E方向に配列された複数のコンパクタ73は、A方向側に第1のローラ46−1,46−2が位置するように配置されている。
つまり、第1のローラ保持部75は、図4に示す第1の接続部61−2を有していないこと以外は、第1の実施の形態で説明した第1のローラ保持部61と同様な構成とされている。
上記第1及び第2の押圧機構81,82としては、例えば、エアシリンダを用いることができる。
これにより、ステージ11上に載置された被積層体12の外周部とステージ11の被積層体載置面11aとの間に形成される段差をコンパクタ73が通過する際に発生するプリプレグシート18を押圧する圧力ムラを緩和させることができる。
これにより、第1及び第2のローラ保持部75,76が別体とされた場合でも第1のローラ46−1,46−2と第2のローラ55との間隔を所定の間隔に保ったまま積層シート16を押圧することができる。
これにより、ステージ11上に載置された被積層体12の外周部とステージ11の被積層体載置面11aとの間に形成される段差をコンパクタ73が通過する際に発生するプリプレグシート18を押圧する圧力ムラを緩和させることができる。
このような構成を用いた場合も、ローラ(第1のローラ46−1,46−2または第2のローラ55)が通過する際に発生するプリプレグシート18を押圧する圧力ムラを緩和させることができる。
図14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側面図である。
図14では、図1に示す押圧機構57の図示を省略する。また、図14では、コンパクタ群81を構成する一方向に配列された複数のコンパクタ83を図示することが困難なため、コンパクタ群81を構成する1つのコンパクタ83のみ図示する。
図14では、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。
ロータリーダンパー85は、ローラ保持部41上に固定されている。回転軸86は、その下端がロータリーダンパー85の上端と接続されている。
これにより、コンパクタ83が押圧する積層シート16に、上記反力に起因するシワが発生することを抑制できる。
図15は、参考例のコンパクタ群を説明するための平面図である。図15において、図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
第1のコンパクタ群91は、複数の第1のコンパクタ95を有する。複数の第1のコンパクタ95は、E方向に複数配列されている。
第1のコンパクタ95は、第1のロール面を有する第1のローラ101と、第1のローラ101の両側に配置され、第1のローラ101を回転可能に保持する一対の第1のローラ保持部102と、を有する。
第2のコンパクタ96は、第2のロール面を有する第2のローラ103と、第2のローラ103の両側に配置され、第2のローラ103を回転可能に保持する一対の第2のローラ保持部104と、を有する。
なお、図15及び図16では、レール127の一部のみを図示している。
ブロック114は、第1のレール112のうち、第1のコンパクタ95が対向する部分に配置されている。
第1のレール112、及びブロック114は、リニアガイドを構成している。
上記構成とされた第1のヒンジ機構116は、ヒンジ部133を中心に、第1のコンパクタ95を水平面内で回転可能にするための機構である。
第2のリニアガイド117を構成するレール136は、図示していない機構により、A方向に対して交差する方向に傾ける(言い換えれば、所定の角度傾斜させる)ことが可能である。
なお、図15では、レール136の一部のみを図示している。
第2のレール119には、ブロック121,135、及び第1のヒンジ機構123を介して、複数の第2のコンパクタ96が連結されている。
ブロック121は、第2のレール119のうち、第2のコンパクタ96が対向する部分に配置されている。
第2のレール119、及びブロック121は、リニアガイドを構成している。
上記構成とされた第2のヒンジ機構123は、ヒンジ部143を中心に、第2のコンパクタ96を水平面内で回転可能にするための機構である。
この場合、図15に示す連結機構93と同様な効果を得ることができる。
図17(a)〜図17(f)において、図15に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。また、図17(a)〜図17(f)では、説明の便宜上、コンパクタ群90を構成する図15に示す連結機構93の図示を省略し、第1及び第2のコンパクタ群91,92のみ図示する。
始めに、図17(a)に示すように、第1のコンパクタ群91を積層シート16の一方の辺16Aの上方に移動させる。これにより、第1のコンパクタ群91を構成する複数の第1のローラ101の第1のローラ面は、積層シート16の一方の辺16Aと対向するように配置される。
このとき、第1のコンパクタ群91の後方に配置された第2のコンパクタ群92は、第2の昇降機(図示せず)により、第1のコンパクタ群91と同じ高さまで上昇させられている。
次いで、図17(c)に示すように、第2のコンパクタ群92が積層シート16の一方の辺16Aの上方に移動するまで、第1のコンパクト群91をA方向に移動させる。このとき、複数の第1のローラ101の第1のローラ面により、積層シート16が押圧されるが、第1のローラ101間に位置する積層シート16は、押圧されない。
これにより、第1のローラ101間に位置する積層シート16(言い換えれば、第1のローラ101により押圧されなかった積層シート16)が第2のローラ103の第2のローラ面で押圧されるので、積層シート16全面を押圧することができる。
次いで、図17(f)に示すように、第1の昇降機(図示せず)により、第1のコンパクト群91を上方に移動させることで、複数の第1のローラ101の第1のローラ面を積層シート16から離間させる。
その後、第2の昇降機(図示せず)により、第2のローラ103を上方に移動させて、複数の第2のローラ103の第2のローラ面を積層シート16から離間させることで、第1及び第2のコンパクタ群91,92を有するコンパクタ群90を用いた積層シート16の押圧処理が終了する。
Claims (8)
- 複数の半硬化状態とされたプリプレグシートを積層させるプリプレグシート自動積層装置であって、
前記プリプレグシートよりなる被積層体の上面に、剥離用シート及び該剥離用シートの一面に貼り付けられた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コンパクタを複数配列させることで構成されたコンパクタ群と、
前記被積層体が載置されるステージと、
前記被積層体の上面に前記積層シートを供給する積層シート供給部と、
前記コンパクタ群により、前記被積層体の上面に押圧された前記半硬化状態のプリプレグシートから剥がされた前記剥離用シートを回収する剥離用シート回収部と、
を備え、
前記コンパクタは、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第1のローラ面を有し、離間して配置された一対の第1のローラと、
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第2のローラ面を有し、該第2のローラ面が前記一対の第1のローラ間に配置された隙間と対向するように配置された第2のローラと、
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。 - 前記第2のローラは、前記一対の第1のローラの前記第1のローラ面のうち、前記隙間側に位置する外周面と前記第2のローラ面とが対向するように配置す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。
- 前記一対の第1のローラを回転可能に支持する第1の回転軸と、
前記第2のローラを回転可能に支持する第2の回転軸と、
前記第1及び第2の回転軸を介して、前記一対の第1のローラ、及び前記第2のローラを保持するローラ保持部と、
を有することを特徴とする請求項1または2記載のプリプレグシート自動積層装置。 - 前記ローラ保持部は、前記一対の第1のローラを保持する第1のローラ保持部と、前記第2のローラを保持する第2のローラ保持部と、を有し、
前記第1のローラ保持部の上部と接続され、該第1のローラ保持部を押圧する第1の押圧機構と、
前記第2のローラ保持部の上部と接続され、該第2のローラ保持部を押圧する第2の押圧機構と、
を有することを特徴とする請求項3記載のプリプレグシート自動積層装置。 - 前記第2のローラ保持部は、前記第1のローラ保持部と別体とされていることを特徴とする請求項4記載のプリプレグシート自動積層装置。
- 前記第1の押圧機構と前記第2の押圧機構とを保持する押圧機構保持部を有することを特徴とする請求項5記載のプリプレグシート自動積層装置。
- 前記ローラ保持部上に固定されたロータリーダンパーと、
前記ロータリーダンパー上に接続され、前記ローラ保持部を回転可能に支持する回転軸と、
を有することを特徴とする請求項3ないし6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。 - 前記コンパクタ群を構成する複数の前記コンパクタは、前記積層シートの送り方向と交差する方向に対して、前記一対の第1のローラと、前記第2のローラと、が交互に配列されており、
前記コンパクタを構成する前記第1のローラ面は、隣接して配置された他のコンパクタの前記第1のローラ面と対向するように配置す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。
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