JPH0686095B2 - 樹脂含浸長繊維の自動巻取り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、樹脂を含浸させた長繊維（以下、樹脂含浸繊
維という）を型治具に自動的に巻取るための装置に関す
る。

（従来の技術） 従来、樹脂含浸長繊維を巻取って強化プラスチックを製
造する方法としては、フィラメントワインディング法が
良く知られている。この方法は、炭素繊維、ガラス繊維
等の長繊維にポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の合成
樹脂を含浸させ、これを型治具に連続的に巻付けて所定
形状とするものである。ところでこのフィラメントワイ
ンディング法による製品は、一般に円筒状、リング状等
の単純形状のものがほとんどであり、この場合は、型治
具（マンドレル）を回転させ、この回転する型治具に沿
って樹脂含浸長繊維の案内治具を移動させるだけで簡単
に巻取ることができる（例えば、特開昭55−115117号公
報）。

しかしながらその製品が、例えばステアリングホイール
芯材のように、リング部、スポーク部およびボス部を有
するような複雑な形状をしたものである場合、樹脂含浸
繊維をきわめて複雑な経路（パターン）が巻取らなけれ
ばならないため、その自動巻取りは困難となって人手に
よる巻取り、いわゆる手巻きに頼らざるを得ず、生産性
を思うように上げられないばかりか安定した品質を確保
し難い現状にあった。

かゝる現状に鑑み、本願発明者等は、上記ステアリング
ホイールのような複雑な形状の製品の製造に際しても、
樹脂含浸長繊維を自動的に巻取るようにしたシステムを
既に提案している（特願昭61−108216号）。

この自動巻取りシステムは第７図に示すように、ボビン
１から引出された長繊維２に連続的に合成樹脂を含浸さ
せる含浸装置３と、前記含浸装置３から引出された前出
樹脂含浸長繊維４を巻取るための型治具５を載せた回転
テーブル６と、前記含浸装置３から引出された樹脂含浸
長繊維４を前記型治具５に対して案内するための案内治
具７をアーム先端に持つ多関節のロボット８と、前記回
転テーブル６およびロボット８の動作を制御する制御装
置９と、前記含浸装置３に隣接され前記型治具５に導か
れる樹脂含浸繊維４に対し所定の張力を付与するテンシ
ョナ10とから概略構成されている。なお、案内治具７
は、第８図に示すように、棒状の本体部7aの先端に樹脂
含浸長繊維４の挿通する孔7bを設けて成り、ロボット８
のアーム先端に設けられた取付板8aにボルト8bにて固定
されている。

かゝる構成により、予めロボット７のティーチングを行
い、次にボビン１から長繊維２を引出し、含浸装置３、
テンショナ10および案内治具７を通して型治具５に導
き、制御装置９を起動すると、回転テーブル６が回動
し、さらにこれに同期してロボット８が駆動し、型治具
５には樹脂含浸長繊維４が自動的に巻付けられるように
なる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記自動巻取りシステムによれば、樹脂
含浸長繊維４の巻始めに、人手により樹脂含浸長繊維４
の端部を型治具５に固定する手続きが必要であるばかり
か、その巻終りに、同じく人手により樹脂含浸長繊維４
を切断する手続きが必要で、完全に自動化ができず、巻
取りに時間を要して、生産性を思うように上げ得ないと
いう問題があった。

本発明は、上記自動巻取りにおける問題を解決すべくな
されたもので、樹脂含浸長繊維の巻始めと巻終りの端部
処理を自動化することにより人手の介在を配し、もって
生産性の向上に寄与し得る樹脂含浸長繊維の自動巻取り
装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記従来の問題点を解決するため、型治具を
載せた回転テーブルと手首に案内治具を取付けたロボッ
トとを並設し、前記案内治具に樹脂含浸長繊維を通して
これを前記型治具に自動的に案内するようにした巻取り
装置において、前記案内治具を前記ロボットの手首にそ
の取付面に対して垂直方向に移動可能に取付け、前記取
付面にはさらに前記案内治具と前記型治具との間で樹脂
含浸長繊維を把持するクランプ装置および該クランプ装
置と前記型治具との間で樹脂含浸長繊維を切断する切断
装置を取付けるように構成したことを要旨とする。

（作用） 上記構成の樹脂含浸長繊維の巻取り装置において、案内
治具を通した樹脂含浸長繊維の一端部をクランプ装置で
クランプすれば、該案内治具とクランプ装置間で樹脂含
浸長繊維が緊張状態となり、この部分をロボット動作に
より型治具に容易に係合させることが可能になって直ち
に巻取り開始体制が整う。

また巻取りに際しては、クランプ装置をアンクランプ動
作せしめ、案内治具をロボット手首の取付面から離間す
る方向へ移動させることにより、該案内治具はクランプ
装置と干渉することなく自由に動き得るようになって、
円滑な巻取りを保証できる。

さらに巻取り完了後、クランプ装置にて再び樹脂含浸長
繊維をクランプすれば、該クランプ装置と型治具間で樹
脂含浸長繊維が緊張状態となり、これに切断装置を作用
させることにより容易にその切断を行うことができ、し
かもこの切断した状態で次の巻取りのための準備も完了
する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明す
る。

第１図と第２図は、本発明かゝる樹脂含浸長繊維の巻取
り装置の要部構造を示したものである。なお、全体構造
は前出の第７図に示したものと基本的に同一であるの
で、こゝでは同一部分に同一符号を付し、その説明は省
略する。本実施例において、ロボット８の手首に設けた
取付板8a（第８図）には、前記案内治具７をピストンロ
ッド代りにする第１のシリンダ11が取付けられている。
またこの取付板8aには、前記第１のシリンダ11に隣接し
てクランプ装置12が取付けられると共に、該クランプ装
置12に隣接してピストンロッド端に切断装置13を具備す
る第２のシリンダ14が取付けられている。なお第１のシ
リンダ11は含浸装置３（第８図）側に、第２のシリンダ
14は回転テーブル６（第８図）側に、それぞれ向くよう
に位置めされている。

こゝで、第１のシリンダ11は取付板8aに直立となるよう
に取付けられており、したがって案内治具７は、該第１
のシリンダ11の作動により取付板8aに対して垂直方向へ
移動できるようになっている。

またクランプ装置12は、第２図に詳細に示されるよう
に、取付板8aから垂直に延設されたブラケット15の下端
部に軸16を取付板8aと平行となるように取付け、この軸
16にはさみ状の一対のクランプアーム17、17の回動支点
17aを軸着し、該一対のクランプアーム17の基端部間に
第３のシリンダ18を橋架すると共に、各クランプアーム
17の先端部に弾性材料から成るクランプ爪19、19を取付
けて成っている。すなわち第３図のシリンダ18の作動に
よりクランプアーム17が回動すると、該クランプアーム
17の先端に設けたクランプ爪19が相対的に前進あるいは
後退し、この間に後述する樹脂含浸長繊維４をクランプ
・アンクランプすることができるようになる。

一方、第２のシリンダ14も取付板8aに直立となるように
取付けられており、切断装置13は、該第２のシリンダ14
の作動により取付板8aに対して垂直方向へ移動できるよ
うになっている。切断装置13はモータ13aの出力軸端に
回転カッタ13bを取付けて成り、後述する樹脂含浸長繊
維４を切断することができるものである。

かゝる構成により、予め巻パターン、巻き数等の必要な
データを制御装置９に入力すると共に、図示を略すティ
ーチングボックスを操作してロボット８のティーチング
を行う。その後ボビン１から長繊維を引出し、含浸装置
３を通して樹脂を含浸させ、続いてテンショナ10を経由
して案内治具７に導く（第１図参照）。

そして上記のように導いた樹脂含浸長繊維４を該案内治
具７の孔7bに挿通せしめ、その一端部をわずか該案内治
具７から引出し、この引出した状態を維持したまゝ、第
３図に示すように、第３のシリンダ18の作動によりクラ
ンプ装置12のクランプアーム17を回動させ、該クランプ
アーム17の先端に設けたクランプ爪19にて樹脂含浸長繊
維４の端部をクランプする。その後制御装置９を起動す
ると、同じく第３図に示すように、ロボット８のアーム
が型治具５に向けて移動し、前記案内治具７とクランプ
爪19間の樹脂含浸長繊維４を、予め型治具５に形成され
た切欠き5aに係合し、その間の部分を型治具５に係合、
固定する。この時ロボットアームの移動によりその間の
該部分は緊張状態となっており、前記型治具５への係合
を確実に行うことができる。

次に、第４図に示すように、クランプ装置12をアンクラ
ンプ動作させると共に、第１のシリンダ11の作動により
案内治具７を進出させ、以降回転テーブル６（第１図）
とロボット８とを同期して動作せしめて、案内治具７に
よる樹脂含浸長繊維８の型治具５への巻付けを実行す
る。この間、案内治具７を進出状態としているので、該
案内治具７とクランプ装置12とが干渉することがなく、
樹脂含浸長繊維４の円滑な巻付けを行うことができるよ
うになる。

上記巻付け完了後、第５図に示すように、樹脂含浸長繊
維４の終端部を再び型治具５の切欠き5aに係合、固定
し、続いて第１のシリンダ11の作動により案内治具７を
原位置に退動させると共に、クランプ装置12をクランプ
動作させてクランプ爪19にて樹脂含浸長繊維４をクラン
プする。その後直ちに第２のシリンダ14の作動により切
断装置13を進出せしめ、モータ13aの作動により回転す
る回転カッタ13bによりクランプ装置13と型治具５との
間の樹脂含浸長繊維４を切断し、これにて一連の樹脂含
浸長繊維巻取り作業が完了する。なおこの切断に際して
は、クランプ装置12と型治具５との間の距離は可及的に
短く設定し、クランプ装置12より外側に無駄な樹脂含浸
長繊維４を残さないようにする。

しかして上記切断完了状態において、次の巻取りのため
の準備が完了した状態となり、そのまゝ次の巻取り作業
を実行できる。すなわち、ボビン１から引出した長繊維
の最初の端部処理に人手を要する他は、ボビン１の長繊
維が消費されるまで完全に自動巻取りを行うことがで
き、生産能率が著しく向上する。

なお上記実施例において、クランプ装置12をはさみ状の
クランプアーム17をこれを駆動するシリンダ18とから形
成したが、その構成は限定するものでなく、例えば第６
図に示すように、先端に把持部21を有する一対の板ばね
22から形成しても良い。この場合は、樹脂含浸長繊維４
を前記把持部21に挿入することにより簡単にこれをクラ
ンプすることができる。

また上記実施例において、切断装置13をシリンダ14を用
いて進退動するように構成したが、これに代え、スイン
グ式に構成することもできる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明にかゝる樹脂含浸
長繊維の巻取り装置は、ロボットの手首に、タランプ装
置を間に案内治具と切断装置とを併設したので、クラン
プ装置で樹脂含浸長繊維をクランプすることにより、案
内治具とクランプ装置間およびクランプ装置と型治具間
における樹脂含浸長繊維は緊張状態とされ、巻始めに該
樹脂含浸長繊維を型治具に自動的に係合、固定すること
も、巻終りに該樹脂含浸長繊維を切断装置で自動的に切
断することも可能になり、生産性の著しい向上を達成で
きる効果がある。

また案内治具をロボット手首の取付板に対して垂直方向
へ進退動できるようにしたので、案内治具はクランプ装
置と干渉することなく自由に動き得るようになって、円
滑な巻取りを保証できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかゝる樹脂含浸長繊維の巻取り装置の
要部構造を示す側面図、第２図はその一部であるクラン
プ装置を示す正面図、第３図ないし第５図は本巻取り装
置の使用態様を示す模式図、第６図は本発明にかゝるク
ランプ装置の他の実施例を示す正面図、第７図はロボッ
トを用いた自動巻取り装置の一般的装置構成を示す系統
図、第８図はその一部である案内治具を示す側面図であ
る。 ４……樹脂含浸長繊維、５……型治具 ６……回転テーブル、７……案内治具 ８……ロボット、8a……取付板 11……案内治具駆動用シリンダ、12……クランプ装置 13……切断装置、17……クランプアーム 13b……回転カッタ、22……クランプ用板ばね

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】型治具を載せた回転テーブルと手首に案内
   治具を取付けたロボットとを並設し、前記案内治具に樹
   脂含浸長繊維を通してこれを前記型治具に自動的に案内
   するようにした巻取り装置において、前記案内治具を前
   記ロボットの手首にその取付面に対して垂直方向に移動
   可能に取付け、前記取付面にはさらに前記案内治具と前
   記型治具との間で樹脂含浸長繊維を把持するクランプ装
   置および該クランプ装置と前記型治具との間で樹脂含浸
   長繊維を切断する切断装置を取付けたことを特徴とする
   樹脂含浸長繊維の自動巻取り装置。