JP7408480B2 - 自動繊維束配置装置 - Google Patents

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Description

本発明は、繊維束が巻き付けられた複数のボビンが仕掛けられて各前記ボビンから前記繊維束を送り出すように構成された供給装置と、該供給装置から供給された各前記繊維束の配置型上への配置を行うための配置ヘッドであって前記繊維束を前記配置型上に押圧する押圧部を備える配置ヘッドと、前記配置のために前記配置ヘッドを移動させる多関節ロボットであって回動駆動される回動部に前記配置ヘッドが取り付けられる回動機構を介して前記配置ヘッドが取り付けられる多関節ロボットと、該多関節ロボットに設けられるガイド機構であって前記供給装置からの前記繊維束を前記配置ヘッドへ向けて案内するガイド機構とを備え、前記配置ヘッドが、前記ガイド機構からの前記繊維束を前記配置ヘッドの内部へ導入するための導入孔であって前記繊維束毎に形成された導入孔と、該導入孔から導入された前記繊維束を前記押圧部へ向けて送るために前記繊維束の経路毎に設けられた複数の送り機構と、各送り機構に対応させるかたちで前記送り機構に対する前記経路の上流側に設けられたガイドローラとを備える自動繊維束配置装置に関する。
自動繊維束配置装置として、細幅の繊維束を配置型上に配置するAFP(Automated Fiber Placement)装置が知られている。なお、本出願において、「繊維束」とは、複数本の強化繊維(炭素繊維、ガラス繊維等)の束にマトリックス樹脂を含浸させてテープ状に形成された所謂トウプリプレグのような材料を指す。また、そのAFP装置としては、多関節ロボットを用いて繊維束の配置型上への配置を行うように構成された装置がある。
特許文献1には、そのようなAFP装置として、繊維束が巻き付けられたボビンから繊維束を巻き出す(送り出す)ように構成された巻出機構と、前記配置を行うための配置ヘッドとしての貼付ヘッドと、その貼付ヘッド(配置ヘッド)が取り付けられる多関節ロボットと、巻出機構からの繊維束を貼付ヘッド(配置ヘッド)へ向けて案内するガイド機構を備える装置が開示されている。また、その特許文献1におけるAFP装置において、配置ヘッド(貼付ヘッド)は、繊維束を配置型上(被貼付面)に押圧する押圧部としてのローラ、シュー等の押圧部材と、押圧部材へ向けて繊維束を送る送り機構としてのフィーダとを有している。
なお、特許文献1に開示されているのは単一(1本)の繊維束で前記配置を行うAFP装置であるが、公知のAFP装置としては、複数の繊維束で前記配置を行うように構成されたものも存在する。そして、そのように複数本の繊維束で前記配置を行うように構成されたAFP装置では、配置ヘッドにおける前記送り機構は、その複数本の繊維束毎に設けられている。さらに、そのようなAFP装置における配置ヘッドとして、繊維束を配置ヘッド内に導入するための導入孔が各繊維束に対応させて形成されると共に、その各繊維束に対応する導入孔と前記送り機構との間の繊維束の経路中に繊維束を案内するガイドローラを設けたものも知られている。
特開2019-130914号公報
ところで、前記のようなAFP装置においては、配置ヘッドは、多関節ロボットのアームの先端に取り付けられているが、AFP装置によっては、アームの先端に配置ヘッドを回動させるための回動機構が取り付けられており、配置ヘッドがその回動機構を介してアームに対し取り付けられるように構成されている。そして、そのように構成されたAFP装置においては、前記配置を行う際の配置ヘッドの移動方向に応じて多関節ロボットが配置ヘッドを回動させることが行われる。
なお、AFP装置において、前記したガイド機構は、繊維束を案内するロール状のガイド(トウガイド)を備えると共に、アームに対し固定的に設けられている。そのため、配置ヘッドが前記のように回動されると、トウガイドの案内面(周面)の向きと配置ヘッドにおけるガイドローラの案内面(周面)の向きとが異なる状態となるため、ガイド機構とガイドローラとの間で、その配置ヘッドの回動量に応じた量だけ繊維束が捻れた状態となる。そして、そのように捻れた状態でガイドローラに向けて繊維束が案内される結果として、その捻れ量によっては、前記配置に問題が生じる場合がある。
そこで、本発明は、ガイドローラへ向けて案内される繊維束の捻れ量を小さくすることで、前記配置に問題が生じるのを可及的に防止する自動繊維束配置装置を提供することを目的とする。
本発明は、繊維束が巻き付けられた複数のボビンが仕掛けられて各前記ボビンから前記繊維束を送り出すように構成された供給装置と、該供給装置から供給された各前記繊維束の配置型上への配置を行うための配置ヘッドであって前記繊維束を前記配置型上に押圧する押圧部を備える配置ヘッドと、前記配置のために前記配置ヘッドを移動させる多関節ロボットであって回動駆動される回動部に前記配置ヘッドが取り付けられる回動機構を介して前記配置ヘッドが取り付けられる多関節ロボットと、該多関節ロボットに設けられるガイド機構であって前記供給装置からの前記繊維束を前記配置ヘッドへ向けて案内するガイド機構とを備えた自動繊維束配置装置であって、前記配置ヘッドが、前記ガイド機構からの前記繊維束を前記配置ヘッドの内部へ導入するための導入孔であって前記繊維束毎に形成された導入孔と、該導入孔から導入された前記繊維束を前記押圧部へ向けて送るために前記繊維束の経路毎に設けられた複数の送り機構と、各送り機構に対応させるかたちで前記送り機構に対する前記経路の上流側に設けられたガイドローラとを備える自動繊維束配置装置を前提とする。
その上で、前記の目的を達成すべく、本発明は、その前提とする自動繊維束配置装置において、前記配置ヘッドが、前記導入孔毎に設けられるS字ガイドであって、軸線が平行を成すように設けられると共に前記導入孔の中心線方向における位置を異ならせた一対のローラと、該一対のローラを支持すると共に前記中心線周りに回転可能に設けられた支持体とから成るS字ガイドを備えることを特徴とする。
また、本発明の自動繊維束配置装置において、前記配置ヘッドが、前記ガイドローラと前記導入孔との間に備えられる規制ガイドであって、前記繊維束が摺接するように前記繊維束を挟んで設けられた一対の規制部材から成る規制ガイドを備えるようにしても良い。さらに、前記規制ガイドが、前記規制部材が前記配置ヘッドの幅方向に延在することで2以上の前記経路に共通となるように構成されるようにしても良い。
本発明の自動繊維束配置装置によれば、繊維束は、ガイド機構とガイドローラとの間において、前記のようなS字ガイドを経由するかたちで案内されることとなる。それにより、配置ヘッドが前記のように回動されると、その回動に伴うS字ガイドの位置の変化により、固定のガイド機構におけるトウガイドに対し繊維束で連なっているS字ガイドは、前記中心線周りに回動する。但し、S字ガイドはその下流側においてガイドローラとも繊維束で連なっているため、その回動量は、ローラの案内面の向きをトウガイドの案内面の向きに合わせる程の大きさとはならず、ローラの案内面がトウガイドの案内面の向きよりもガイドローラの案内面の向き側を向くような大きさとなる。したがって、その状態におけるS字ガイド(ローラ)の案内面の向きとガイドローラの向きとの差は、トウガイドの案内面の向きとガイドローラの案内面の向きとの差よりも小さくなっている。
そして、繊維束がそのような状態のS字ガイドに案内された上でガイドローラに導かれるため、そのガイドローラに至る繊維束の捻れ量は、トウガイドからS字ガイドを経由せずに繊維束がガイドローラに案内される場合と比べて小さくなる。したがって、前記したような前記配置の問題の発生を可及的に防止することができる。
また、本発明による自動繊維束配置装置において、ガイドローラと導入孔との間に前記のような規制ガイドを設けることで、前記のように回動するS字ガイドによって案内された繊維束は、その下流側(ガイドローラ側)で、一対の規制部材により挟まれて各規制部材に摺接した状態で案内されることとなる。したがって、S字ガイドを経由した繊維束は、その向きが規制ガイドによって規制された状態となるため、規制ガイドとガイドローラとの間の繊維束の向きは、常に一定となる。それにより、前記配置のために配置ヘッドが回動しても、ガイドローラに至る繊維束の向きが変わることは無いため、前記のような捻れに起因する前記配置の問題が発生することは無い。
さらに、前記の規制ガイドを、その一対の規制部材が配置ヘッドの幅方向に延在するような構成とすることで、1つの規制ガイドを2以上の繊維束の経路に対し共通のものとすることができる。それにより、規制ガイドを繊維束の経路毎に設ける場合と比べ、より簡単な構成で前記の効果を得ることができる。
本発明が適用される自動繊維束配置装置を示す側面図である。 図1で示すガイド機構の平面図である。 自動繊維束配置装置の配置ヘッドを示す説明図である。 本発明によるS字ガイドの説明図である。 S字ガイドの平面図である。 図5のD-D断面図である。
以下に、図1~6に基づき、本発明による自動繊維束配置装置の一実施例を説明する。
図1に示すように、自動繊維束配置装置1は、繊維束2が巻き付けられたボビン3が仕掛けられた供給装置4と、その供給装置4から供給された繊維束2の配置型5上への配置を行うための配置ヘッド6と、前記配置のために配置ヘッド6を移動させる多関節ロボット7とを備えている。なお、本実施例においては、自動繊維束配置装置1は、16本の繊維束2の前記配置が同時に行えるように構成されている。したがって、供給装置4には、図では手前側の4個のみが示されているが、16個のボビン3が仕掛けられている。
また、供給装置4は、各ボビン3から引き出された繊維束2を多関節ロボット7側へ向けて案内するガイド部9を備えている。そのガイド部9は、各繊維束2を個別に案内するために繊維束2毎に設けられたガイド部材(図示略)を備え、そのガイド部材により各繊維束2を多関節ロボット7よりも高い位置で案内するように構成されている。なお、その供給装置4において、各ボビン3とガイド部9との間の繊維束2の経路中には、各繊維束2の張力を調整するための構成として、各繊維束2に共通のダンサロール8を備えている。その構成により、各繊維束2は、ボビン3とガイド部9との間で適当な張力に調整され、適当な張力状態で多関節ロボット7側へ引き出される。
また、多関節ロボット7には、前記のようにガイド部9で案内された各繊維束2を案内するためのガイド機構19が取り付けられている。そのガイド機構19は、多関節ロボット7における先端側のアーム7aに取り付けられている。また、ガイド機構19は、各繊維束2を個別に案内するために各繊維束2毎に設けられたトウガイドを備えており、各トウガイドが支持部材30により支持される構成となっている。そして、そのガイド機構19は、支持部材30がアーム7aの上方において上方へ向けて延びると共に、支持部材30の先端側で各繊維束2を案内するように設けられている。
より詳しくは、図2に示すように、ガイド機構19は、各繊維束2に対応させた16個のトウガイド31を備えている。そして、その各トウガイド31は、本実施例では、鍔部を有する中空円筒状の部材で構成されている。その上で、その16個のトウガイド31は、一対の側板30a、30aを主体とする支持部材30に支持されている。そして、その支持部材30は、両側板30a、30aに架設されるかたちで設けられた4本の支軸30bを有しており、各トウガイド31は、4個ずつが各支軸30bに支持されるかたちで設けられている。なお、支軸30bによるトウガイド31の支持は、中空円筒状のトウガイド31の孔に支軸30bが挿通するかたちで行われており、各トウガイド31は、支軸30bに対し回転可能となっている。
このように、その自動繊維束配置装置1において、各ボビン3から引き出された繊維束2は、上下方向に関し多関節ロボット7よりも高い位置で供給装置4(ガイド部9)から引き出された後、多関節ロボット7の上方を通過するかたちでガイド機構19に至っている。そして、各繊維束2は、ガイド機構19において対応するトウガイド31に案内されるかたちで転向され、多関節ロボット7におけるアーム7aの先端に取り付けられた配置ヘッド6に導かれている。
なお、配置ヘッド6は、回動機構10を介して多関節ロボット7におけるアーム7aに取り付けられている。その回動機構10は、回動駆動される回動部10aを有しており、配置ヘッド6は、その回動部10aに対し取り付けられる。それにより、配置ヘッド6は、多関節ロボット7の先端側において、回動機構10により旋回駆動されるように設けられている。
そして、その配置ヘッド6は、図3に示すように、繊維束2を配置型5上に押圧する押圧装置13と、その押圧装置13へ向けて繊維束2を送る送出機構12であって繊維束2の経路毎に設けられた複数の送り機構12aを含む送出機構12と、押圧装置13と送出機構12との間で繊維束2を切断する切断装置14とを備えている。また、配置ヘッド6は、それらの構成要素に加え、送出機構12における各送り機構12aに対する繊維束2の経路の上流側に設けられて送出機構12(送り機構12a)へ向けて繊維束2を案内するガイドローラ11と、そのガイドローラ11の前記上流側に設けられてガイドローラ11へ繊維束2を案内する送りローラ18とを備えている。その上で、配置ヘッド6は、一対の側壁25a、25aを含む支持フレーム25を主体としており、それらの構成要素は、その一対の側壁25a、25a間において支持されている。
それらの各構成要素について、押圧装置13は、繊維束2を配置型5上に押圧する押圧部13aと、押圧部13aに対し配置型5へ向けた押圧力を発生させる押圧機構(図示略)とを備えている。なお、その押圧部13aは、各繊維束2に共通の部材であって、本実施例では回転可能に設けられたローラ状の部材である所謂コンパクションローラである。
また、ガイドローラ11について、そのガイドローラ11は、その軸線方向を押圧部(コンパクションローラ)13aの軸線方向と一致させると共に、支持フレーム25における側壁25a、25a間に架設された支持部材(図示略)等によって支持されるかたちで配置ヘッド6(支持フレーム25)内に設けられている。その上で、本実施例では、前述のように配置ヘッド6に導かれた16本の繊維束2を2つのグループに振り分けるべく、そのガイドローラ11は、前後方向(前記配置に伴って繊維束2が配置型5上に配置される方向と一致する方向)に位置を異ならせて2本設けられている。そして、各繊維束2がいずれかのガイドローラ11に振り分けられて案内されることで、配置ヘッド6内においては、16本の繊維束2は、2つのグループに振り分けられ、グループ毎に前記前後方向における異なる位置でガイドローラ11に案内され、押圧部13aに至ることとなる。
なお、その繊維束2の各グループは、16本の繊維束2を均等に分ける結果として、8本ずつの繊維束2で形成されている。したがって、16本の繊維束2による経路は、前記前後方向に異なる2位置における8本ずつの経路となっている。そして、その配置ヘッド6内における各繊維束2の経路は、その繊維束2が対応するガイドローラ11を経由し、各繊維束2に共通の押圧部13aに至っている。
また、配置ヘッド6における支持フレーム25は、その上部に一対の側壁25a、25a間に亘る板状のベース部材20を有している。その上で、そのベース部材20には、ガイド機構19からの繊維束2を配置ヘッド6の内部へ導入するための導入孔20aが各繊維束2に対応するかたちで形成されている。すなわち、そのベース部材20には、16個の導入孔20aが形成されている。なお、本実施例では、16本の繊維束2は、ガイド機構19において4本の支軸30bのそれぞれに4個ずつ支持されたトウガイド31によって個別に案内されており、繊維束2は、その支軸30b毎(4本毎)の4つのグループで配置ヘッド6に導入されるようになっている。そこで、その配置ヘッド6の支持フレーム25におけるベース部材20に形成される導入孔20aは、配置ヘッド6の幅方向において4個ずつ、且つ、4列に並ぶように形成されている。
さらに、前記のようにガイドローラ11の上方には各導入孔20aに対応するかたちで16個の送りローラ18が設けられている。その各送りローラ18は、それぞれに対応して設けられると共に、ベース部材20の下面(支持フレーム25の内側を向く面)に対し吊り下げるかたちで取り付けられた吊持部材18aにより、ベース部材20の下方に対し位置するかたちで支持されている。それにより、各送りローラ18は、対応する導入孔20aとガイドローラ11との間に位置する配置で、配置ヘッド6(支持フレーム25)内に設けられている。そして、各導入孔20aから導入された繊維束2は、対応する送りローラ18によってガイドローラ11へ案内されている。
送出機構12は、その繊維束2の経路毎に設けられた前記の送り機構12aと、送り機構12a毎に設けられて送り機構12aを回転駆動する駆動モータ12bとを有している。その各送り機構12aは、本実施例では、繊維束2をニップするように設けられた一対のローラ12c、12dで構成されている。そして、各送り機構12aは、一対のローラ12c、12dのうちの一方(図示の例ではローラ12c)が駆動モータ12bによって回転駆動されることで、他方が従動回転し、それによって繊維束2を押圧装置13における押圧部13aへ向けて送るものとなっている。
また、切断装置14は、繊維束2の経路毎に設けられた切断刃15と、切断刃15とでその経路を挟むように設けられた固定部材16と、切断刃15毎に設けられて切断刃15に繊維束2を切断するための切断動作を行わせる切断刃駆動機構17とを含んでいる。なお、切断刃15は、その刃線(刃先)の延在方向が前記軸線方向と平行を為すと共に繊維束2の進行方向と略直交するように設けられている。また、固定部材16は、本実施例では、回転可能に設けられたローラ状の部材である所謂アンビルローラであり、切断刃15毎に設けられている。そして、切断装置14は、切断刃駆動機構17による切断刃15の切断動作により、切断刃15と固定部材16との協働で繊維束2の切断を行うものとなっている。
以上のように構成された自動繊維束配置装置において、本発明では、配置ヘッドは、一対のローラにより繊維束2を案内するS字ガイドを備えており、そのS字ガイドが導入孔20a毎に設けられた構成となっている。その上で、本実施例の配置ヘッドは、そのようなS字ガイドに加え、導入孔20aとガイドローラ11との間で繊維束2を案内する一対の規制部材から構成される規制ガイドを備えているものとする。但し、本実施例の規制ガイドは、規制部材が配置ヘッドの幅方向に延在することで2以上の繊維束2の経路に共通となるように構成されているものとする。そのような自動繊維束配置装置の一実施例(本実施例)を、図4~6に基づき、以下で詳細に説明する。
S字ガイド21は、一対のローラ22、22と、その一対のローラ22、22を支持する支持体23とで構成されている。そして、S字ガイド21は、前記のように導入孔20a毎に設けられている。より詳しくは、以下の通り。
一対のローラ22、22における各ローラ22は、中空円筒状であると共に、鍔部を有する部材となっている。また、支持体23は、その一対のローラ22、22を支持するための一対の支持板26、26を有している。なお、その支持板26は、板状の部材で形成されており、板厚方向に見て矩形状を成す部分(支持部)を有する部材である。そして、各ローラ22は、その支持体23における一対の支持板26、26の支持部26a、26a間において、それぞれの軸線が互いに平行を成すように支持されている。但し、両ローラ22、22は、その支持部26aの長辺方向及び短辺方向において位置を異ならせて支持されている。
また、その支持体23は、その一対の支持板26、26に加え、その一対の支持板26、26が取り付けられる中空円筒状の筒状部材27、及びその筒状部材27が取り付けられる軸受28を有している。より詳しくは、筒状部材27は、貫通孔27aを有する中空円筒状に形成された部材である。また、各支持板26は、前記長辺方向における一端側において支持部26aに連続すると共に、支持部26aの板厚方向に延びる部分を有する取付部26bを有している。その上で、前記のように一対のローラ22、22を支持する一対の支持板26、26は、筒状部材27における一端側の端面に対し、前記長辺方向を筒状部材27における貫通孔27aの貫通方向に一致させるかたちで、それぞれの取付部26bにおいて取り付けられている。したがって、一対のローラ22、22は、筒状部材27における前記貫通方向(貫通孔27aの中心線方向)において、位置を異ならせて支持された状態となる。
また、筒状部材27は、前記貫通方向における略中間部よりも他端側(前記のように支持板26が取り付けられる一端側とは反対の側)の部分が、その一端側よりも外径が小さくなるように形成されている。その上で、そのような筒状部材27を含む支持体23においては、その筒状部材27における小径部分に対し軸受28が外嵌されている。
そして、そのように構成された支持体23及びその支持体23に支持される一対のローラ22、22から成る各S字ガイド21は、対応する導入孔20aに対し、支持体23における軸受28が内嵌されるかたちで、配置ヘッド6における支持フレーム25のベース部材20に対し取り付けられている。但し、その取り付けは、一対のローラ22、22がベース部材20の上方に位置するようなかたちで行われている。
なお、その取り付け状態では、支持体23の筒状部材27における貫通孔27aの中心線(中心線方向)と導入孔20aの中心線(中心線方向)とが一致した状態となっている。そして、前記のように軸受28において取り付けられることで、S字ガイド21(支持体23)は、ベース部材20に対し、導入孔20aの中心線周りに回転可能に設けられた状態となっている。また、前記のようにS字ガイド21(支持体23における筒状部材27)が、導入孔20aに嵌まるかたちでベース部材20に対し取り付けられることにより、ガイド機構19からの繊維束2は、筒状部材27における貫通孔27aから配置ヘッド6の内部へ導入されるかたちとなる。
また、規制ガイド24は、前記のように導入孔20aとガイドローラ11との間に備えられている。但し、本実施例の配置ヘッド6は、前記のように送りローラ18を備えており、規制ガイド24は、その送りローラ18と導入孔20aとの間に設けられている。また、本実施例の配置ヘッド6では、導入孔20aは、前記のように配置ヘッド6の幅方向に4個ずつ4列に並ぶようにベース部材20に対し形成されている。その上で、本実施例の配置ヘッド6では、その1列に並ぶように形成された4個の導入孔20aに対し1つの規制ガイド24が対応するかたちで設けられている。すなわち、本実施例では、規制ガイド24は、4個の導入孔20a(繊維束2の経路)に共通となっている。そして、本実施例では、導入孔20aが4列に並ぶように形成されていることから、配置ヘッド6は、4つの規制ガイド24を備えている。
そのように設けられる4つの規制ガイド24について、より詳しくは、各規制ガイド24は、一対の規制部材としての規制ローラ24a、24aで構成されている。そして、各規制ローラ24aは、円筒状のローラ部材24bと、そのローラ部材24bに貫装される棒状のシャフト24cとから成っている。但し、その規制ローラ24aは、シャフト24cがローラ部材24bの両端部から突出すると共に、ローラ部材24bがシャフト24cに対し回転可能であるように構成されている。
その上で、各規制ガイド24(一対の規制ローラ24a、24a)は、そのシャフト24cにおいて配置ヘッド6における支持フレーム25に支持されている。より詳しくは、各規制ガイド24における規制ローラ24aは、シャフト24cが支持フレーム25における一対の側壁25a、25a間に架設されるかたちで支持フレーム25に対し支持されている。したがって、各規制ローラ24aは、配置ヘッド6の幅方向に延在するように設けられている。但し、各規制ガイド24において、一対の規制ローラ24a、24aは、図5、6に示すように僅かに離間して設けられており、その隙間の大きさは、その隙間に繊維束2が通された状態で、両規制ローラ24a、24aが繊維束2と接した状態となるような大きさである。そして、各規制ガイド24は、導入孔20aの中心線方向に見て、その隙間の中間に導入孔20aの中心が位置するように設けられてる。
以上で説明した本実施例による自動繊維束配置装置では、ガイド機構19におけるトウガイド31から個別に案内された各繊維束2は、対応する導入孔20aに設けられたS字ガイド21における一対のローラ22、22に順次巻き掛けられた上で、そのS字ガイド21の支持体23における筒状部材27の貫通孔27aから配置ヘッド6の内部へ導入される。そして、配置ヘッド6の内部に導入された各繊維束2は、対応する送りローラ18に巻き掛けられた上で、対応するガイドローラ11へ導かれる。
その上で、前記のようにS字ガイド21は、ベース部材20に対し、導入孔20aの中心線周りに回転可能に設けられている。それにより、その自動繊維束配置装置では、配置ヘッド6が回動機構10により旋回駆動されると、トウガイド31に対し繊維束2で連なっているS字ガイド21が導入孔20aの中心線周りに回動する。但し、S字ガイド21は、その下流側(配置ヘッド6の内部)において送りローラ18とも繊維束2で連なっている。そのため、その回動量は、S字ガイド21における一対のローラ22、22の案内面の向きをトウガイド31の案内面の向きに合わせる程の大きさとはならない。したがって、S字ガイド21から配置ヘッド6の内部に導入される繊維束2の捻れ量は、トウガイド31からS字ガイド21を経由せずに繊維束2が配置ヘッド6の内部へ導入される場合と比べて小さくなる。
さらに、本実施例による自動繊維束配置装置では、貫通孔27a(導入孔20a)と送りローラ18との間に規制ガイド24が設けられており、その貫通孔27aから配置ヘッド6の内部へ導入された各繊維束2は、対応する規制ガイド24における一対の規制ローラ24a、24a間で両規制ローラ24a、24aと摺接するかたちで、対応する送りローラ18へ案内される。それにより、規制ガイド24と送りローラ18との間では、繊維束2の向き規制ガイド24により規制された状態(常に一定の向き)となるため、配置ヘッド6が前記のように旋回駆動されても、送りローラ18に至る繊維束2の向きが変わることがない。
このように、本実施例における自動繊維束配置装置では、ガイド機構19におけるトウガイド31と配置ヘッド6における送りローラ18との間にS字ローラ21及び規制ガイド24を備えていることから、S字ローラ21及び規制ガイド24が設けられていない場合と比べ、送りローラ18に至る繊維束2の捻れ量を小さくすることができる。それにより、配置ヘッド6が旋回駆動された場合において、S字ガイド21及び規制ガイド24を備えない自動繊維束配置装置では、送りローラ(ガイドローラ)に至る繊維束に繊維束の配置に問題が発生するような大きさの捻れが生じる場合であっても、本実施例における自動繊維束配置装置では、送りローラ18に至る繊維束2の捻れ量を繊維束2の配置に問題が生じない大きさとすることができる。そして、その結果として、その捻れに起因する繊維束2の配置の問題を防ぐことができる。
以上では、本発明の一実施形態(実施例)について説明したが、本発明の自動繊維束配置装置は、前記実施例で説明したものに限定されるものではなく、以下のような実施形態(変形例)での実施も可能である。
(1)前記実施例では、配置ヘッド6は、ガイドローラ11と導入孔20aとの間に、規制ガイド24を備えると共に、その規制ガイド24とガイドローラ11との間に送りローラ18を備える構成となっている。しかし、本発明においては、配置ヘッドは、そのような構成に限らず、規制ガイド及び/又は送りローラを備えないように構成されていても良い。なお、そのような構成であっても、S字ローラは、その下流側において少なくともガイドローラと繊維束で連なっている。したがって、それらの構成においても、ガイドローラに至る繊維束の捻れ量を小さくすることができる。
(2)前提となる自動繊維束配置装置について、前記実施例では、その自動繊維束配置装置は、16本の繊維束2の前記配置が同時に行えるように構成されている。さらに、その自動繊維束配置装置は、多関節ロボット7のアーム7aに取り付けられたガイド機構19が、配置ヘッド6の上流側において、16本の繊維束2の経路を4本毎の4つのグループに振り分けるように構成されている。その上で、前記実施例では、配置ヘッド6には、その4つのグループに分けられた前記経路に対応させるかたちで導入孔20aが4個ずつ4列に並べて形成されている。また、その配置ヘッド6は、その内部において、その4つのグループに分かれて配置ヘッド6の内部に導入された繊維束2の経路を、2本のガイドローラ11によって2つのグループにまとめるように構成されている。しかし、本発明が前提とする自動繊維束配置装置は、そのようなかたちで前記経路を振り分けるように構成されるものに限らない。
まず、自動繊維束配置装置について、同時に前記配置が行える繊維束の数は、本発明においては特に限定されるものでは無い。すなわち、その繊維束の数については、前記実施例のような16本には限らない。
また、ガイド機構について、前記実施例のように多数本(16本)の繊維束の経路を4列(4つのグループ)に分けて案内するように構成されたものに限らず、2以上の任意の数のグループに分けるように構成されていても良い。具体的には、繊維束の数が前記実施例と同じく16本の場合において、例えば、その16本の繊維束を8本ずつの2つのグループに分けるようにガイド機構が構成されていても良い。また、ガイド機構は、そのような前記経路のグループ分けを行わずに繊維束を案内するように構成されていても良い。
また、配置ヘッドに形成される導入孔について、その形成位置(並び)は、基本的には配置ヘッドの上流側における繊維束2の経路の状態を考慮したものとすれば良いが、前記実施例のように前記経路の振り分け状態と一致させたものには限らず、任意の配置とすることが可能である。例えば、導入孔は、前記実施例のようにガイド機構において4つのグループに分けられた前記経路を2つのグループにまとめるように2列で形成されていても良いし、あるいは、ガイド機構において2つのグループに分けられた前記経路を更に4つのグループに分けるように4列に形成されていても良い。
なお、以上のような構成で画定される繊維束の経路について、自動繊維束配置装置が前記実施例のような多数本の繊維束を同時に配置できるように構成されている場合には、その繊維束の数との関係で配置ヘッドが大型化するのを避けるべく、配置ヘッド内において前記経路を複数のグループに振り分けるようにガイド機構や配置ヘッドが構成されているのが好ましい。しかし、配置ヘッド内に含まれる装置の構成等との関係で配置ヘッドの大きさが装置として許容できるものであれば、前記実施例と同様に配置する繊維束の数が多い場合であっても、そのような複数のグループに振り分けることを行わず、前記経路が配置ヘッド内で前記前後方向において同じ位置となるように、ガイド機構や配置ヘッドを構成しても良い。
また、本発明が前提とする自動繊維束配置装置では、前記のように同時に配置する繊維束の数は特に限定されないため、その繊維束の数によっては(数が少ない場合には)、配置ヘッド内において前記経路を前記同じ位置としても、その配置ヘッドは、前記実施例のそれと比べて大型化されないものとなる。但し、配置する繊維束の数が少ない場合であっても、配置ヘッド内において前記経路を前記前後方向における複数の位置に振り分けるようにガイド機構や配置ヘッドを構成しても良い。このように、自動繊維束配置装置における前記経路のための構成は、繊維束の数や配置ヘッドの大きさ等を考慮し、適宜なものとすれば良い。
(3)規制ガイドについて、前記実施例では、規制ガイド24は、規制部材としての規制ローラ24aが配置ヘッド6の幅方向に延在するように設けられることで、その幅方向に並ぶ全ての導入孔に対し共通となるように構成されている。しかし、規制ガイドは、そのように構成されるものに限らず、前記幅方向に並ぶ複数の導入孔のうちの2以上であって全数よりも少ない導入孔(例えば、隣り合う2つの導入孔)に対し共通であるように構成されていても良いし、あるいは、導入孔毎(前記経路毎)に個別に設けられるように構成されていても良い。
また、規制ガイドを構成する一対の規制部材について、前記実施例では、各規制部材は、繊維束2に摺接する部分であるローラ部材24bが回転可能に支持されるように構成された規制ローラ24aとなっている。すなわち、その各規制部材は、繊維束2に摺接する部分が回転可能であるように構成されたロール状の部材となっている。しかし、規制ガイドを構成する規制部材は、繊維束が摺接するように繊維束を挟むかたちで設けられたものであれば良く、その構成や形状等については特に限定はされない。例えば、その規制部材は、単なるロール状(円筒状)あるいは円柱状の部材であって、回転不能に配置ヘッドに支持されるように設けられたものであっても良い。また、その規制部材は、断面が円形を為す部材である必要もなく、板バネ等であっても良い。
なお、本発明は、以上で説明した例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
1 自動繊維束配置装置 2 繊維束
3 ボビン 4 供給装置
5 配置型 6 配置ヘッド
7 多関節ロボット 7a アーム
8 ダンサロール 9 ガイド部
10 回動機構 10a 回動部
11 ガイドローラ 12 送出機構
12a 送り機構 13 押圧装置
13a 押圧部 14 切断装置
18 送りローラ 19 ガイド機構
20 ベース部材 20a 導入孔
21 S字ガイド 22 ローラ
23 支持体 24 規制ガイド
24a 規制ローラ 24b ローラ部材
24c シャフト 25 支持フレーム
25a 側壁 26 支持板
26a 支持部 26b 取付部
27 筒状部材 27a 貫通孔
28 軸受 30 支持部材
31 トウガイド

Claims (3)

  1. 繊維束が巻き付けられた複数のボビンが仕掛けられて各前記ボビンから前記繊維束を送り出すように構成された供給装置と、該供給装置から供給された各前記繊維束の配置型上への配置を行うための配置ヘッドであって前記繊維束を前記配置型上に押圧する押圧部を備える配置ヘッドと、前記配置のために前記配置ヘッドを移動させる多関節ロボットであって回動駆動される回動部に前記配置ヘッドが取り付けられる回動機構を介して前記配置ヘッドが取り付けられる多関節ロボットと、該多関節ロボットに設けられるガイド機構であって前記供給装置からの前記繊維束を前記配置ヘッドへ向けて案内するガイド機構とを備え、前記配置ヘッドが、前記ガイド機構からの前記繊維束を前記配置ヘッドの内部へ導入するための導入孔であって前記繊維束毎に形成された導入孔と、該導入孔から導入された前記繊維束を前記押圧部へ向けて送るために前記繊維束の経路毎に設けられた複数の送り機構と、各送り機構に対応させるかたちで前記送り機構に対する前記経路の上流側に設けられたガイドローラとを備える自動繊維束配置装置において、
    前記配置ヘッドが、前記導入孔毎に設けられるS字ガイドであって、軸線が平行を成すように設けられると共に前記導入孔の中心線方向における位置を異ならせた一対のローラと、該一対のローラを支持すると共に前記中心線周りに回転可能に設けられた支持体とから成るS字ガイドを備える
    ことを特徴とする自動繊維束配置装置。
  2. 前記配置ヘッドが、前記ガイドローラと前記導入孔との間に備えられる規制ガイドであって、前記繊維束が摺接するように前記繊維束を挟んで設けられた一対の規制部材から成る規制ガイドを備える
    ことを特徴とする請求項1に記載の自動繊維束配置装置。
  3. 前記規制ガイドは、前記規制部材が前記配置ヘッドの幅方向に延在することで2以上の前記経路に共通となるように構成されている
    ことを特徴とする請求項2に記載の自動繊維束配置装置。
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