JPH09502415A - 熱硬化性繊維強化製品生産時の繊維供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも１個の繊維糸（１５）用マガジンスプールと、繊維糸を繊維供給ヘッド（１３）まで案内する案内手段（１７，１８，１９）とから成る熱硬化性プラスチック製品の生産時に強化繊維を供給する装置に関する。供給ヘッドは、マガジンスプールからの繊維糸を案内手段を介して送る送り手段（２１，２２，３１，３２）と、繊維糸の切断を可能にする切断手段（２６，２６ａ，２７）を装備している。供給ヘッド（１３）の送り手段は、少なくとも１つの繊維糸（１５）用ニップを形成する被駆動送りローラ（２１，２２）を一方に、繊維突出し手段（３１，３２）を他方に有する。切断手段（２６，２６ａ，２７）は、送りローラ（２１，２２）と突出し手段（３１，３２）間に配設されている。

Description

【発明の詳細な説明】 繊維強化製品製造時の繊維供給装置 技術分野 本発明は、熱硬化性樹脂製品製造時における強化繊維を供給する装置に関し、 少なくとも１個の繊維糸用マガジンスプールと、繊維糸を繊維供給ヘッドまで案 内する手段（前記繊維供給ヘッドには前記マガジンスプールからの繊維糸をこの 案内手段を介して繊維糸を送る手段が装備されている）と、繊維糸の切断を可能 にする切断手段を含む強化繊維供給装置に関する。 発明の背景 繊維強化熱硬化性プラスチック製品の生産は、製品の耐荷重に関する品質が繊 維の配向に依存する程度が高いために、自動化が困難である。現今の品質条件に おいては、通常、製品は、最大強度に配向された正確な繊維量を添加されており 、製品の外部プラスチック層から繊維が飛び出していないことを当然包含する。 繊維カーペットを所望の形状に予備成形し、この予備成形物（プリフォーム） を熱処理して繊維の結合剤を活性化させる製造方法がある。かようにして製造さ れたプリフォームの端部は通常手動で切断し、熱硬化プラスチックを最終注型す る前に端部の余分な繊維を除去する。 繊維カーペットを使用し余分な繊維を手動で除去するために、この製造法は高価 につく。さらに、繊維強度がわずかしか活用されない。 従って、この分野における改良は、製造工程を自動化することにより、材料を より有効に使用出来、構造をかなり軽くし材料の収量を高め技術的にもより進歩 させることが可能である。また、これにより、作業環境および人員不足の問題を 軽減することも可能となる。 技術問題 本発明の目的は、熱硬化性プラスチック製品製造時に硬化繊維を供給する装置 で、例えば、産業ロボットを用いて強化繊維の供給を自動化出来、エンドレスコ イルに巻いた繊維、正規配向カット繊維及び不規則配向カット繊維の繊維糸から プリフォームを反復生産出来る装置を提供することである。 解決策 この目的のために、本発明による装置は、供給ヘッドの送り手段が、繊維糸を 通す間隙を少なくとも１つ形成する被駆動送りローラを一方に、繊維の突出し手 段を他方に装備しており、個別に駆動する切断手段を前記送りローラと前記繊維 突出し手段間に配置したことを特徴とする。 図面の説明 付属の図面に示す実施例により本発明を以下に説明する。 第１図は、本発明による供給装置の側面を示す概略図である。 第２図は、供給装置のアングルセクション部の拡大図である。 第３図は、第２図の縮尺による供給装置の供給ヘッド部の側面図である。 実施例の説明 第１図に概略を示した装置は、繊維糸スプール１１用のマガジン１０と、粉末 状結合剤用のマガジン１２と、繊維糸と結合剤の供給ヘッド１３と制御センター １４よりなる。 供給ヘッド１３は好ましくは、プログラム出来るマイクロプロセッサにより制 御され室内を自由に移動出来るロボット腕（図示せず）に取付る。 繊維糸１５は送り装置を通り供給ヘッド１３まで移動する。送り装置はエンド ピース１６と、直管ピース１７と、曲りピースとより成る。糸スプール１１付近 に配置したエンドピース１６は圧縮空気の継手を装備しており、空気圧で繊維糸 端を送り装置を介して供給ヘッド１３まで前進させる。この間、供給ヘッドは送 り装置の供給エンドピース１６に隣接するドッキング位置に位置する。繊維糸は 糸端が供給ヘッド１３に到達すると、送りローラにより送り装置を介して引っ張 られる。供給ヘッド１３がドッキング位置から移動可能になる。 アングルセクション１８の１つを第２図に詳細図示してある。このセクション は、中央チャンバー１８ｂへの引込み管用に用いる、互いに直交配置した孔１８ ａ付きの長方形ブロックを有している。このチャンバー１８ｂは、一方に、圧縮 空気で送った繊維端を一つの管から他の管に偏向させるための偏向壁を一方に、 糸を前記送り装置を介し引張る時の糸用接触面を形成するアングル・ニードル１ ８ｄを他方に装備している。このアングル・ニードル１８ｄを前記管１７に対し かように配置すると糸がアングルピース１８の範囲内の前記管の内部に引っ掛か らない。 ハウジング１９に内蔵される供給ヘッド１３の詳細を第３図に示す。繊維糸１ １用案内管２０をハウジング１９内に配置してある。この案内管２０は２本のロ ーラ２１，２２間の間隙にまで延伸している。前記ローラ中の一本２１は移動可 能に支持され、圧力バネ２３によりもう一本のローラ２２の方向に押圧されてい る。ローラ２２は、駆動モータ（図示せず）により、調節可能な速度Ｖ₁で駆動 する。この速度調節は、コントロールセンター１４に接続されているパルス計数 手段によりなされる。 ローラ２１と２２は、繊維糸１５をナイフローラ２６と受けローラ２７の間の 間隙に開口した略９０度に曲げた管２５を通して前に送る。前記ナイフロール２ ６には三枚の刃２６ａをローラの外周に等間隔に取付てある。このローラ２６は 駆動モータ（図示せず）により、調節可能な速度Ｖ₁で駆動出来、速度調節は、 コントロールセンター１４に接続されているパルス計数手段によりなされる。受 けローラ２７は、垂直ガイド２９に移動可能に設置され、空圧ピストンシリンダ ３０に よって駆動される。 供給ヘッド１３は、圧縮空気用の継手を有する供給管３１を装備しており、圧 縮空気を用いて切断した糸切片１５ａを供給する。供給管３１にはさらに、マガ ジン１２から粉末状結合剤を供給するためのコントロールユニットへの継手３３ （第１図参照）を有している。この供給管３１は、供給ヘッド１３の他の部分か ら電気的に絶縁されている。材料を適切に選択することにより、該管を通る繊維 糸に静電気を帯電させることが出来る。これにより、粉末状結合剤を供給繊維に 密着させることが出来る。 偏向板３４（第１図）は、一作動位置から他の作動位置に旋回可能に支承され ており、空気ピストンシリンダ３５によって駆動する。この偏向板３４が非作動 位置にある時、切断繊維１５ａは、縦方向に不規則に配向した面に供給される。 偏向板３４が作動位置にあれば、切断繊維１５ａは、正規の縦方向配向面に供給 される。 上述の装置によれば、繊維糸を結合剤を塗布した連続繊維として供給出来る。 従って、ロボット腕は、供給ヘッド１３を制御し、エンドレス繊維を、例えば、 ボルト受け孔の回りにコイル状に有利な方法で配向することが出来る。 また代わりに、駆動ローラ２２の速度により制御される繊維送り速度に比例し た適当なナイフ回転周期を与える速度で、ナイフローラ２７を駆動し受けローラ ２７と接触回転させて、繊維を所望の長さに切断することが出来る。 各切断時に、繊維糸１５は、糸の通常前進速度より早い速度で短距離前方に間 欠的に引張られる。駆動ローラ２１と２２上で糸の摩耗や 糸切れを惹起するような糸の急跳がないことを確認するために、円弧状に曲げた 管２５を急跳緩衝器として用いる。駆動ローラ２１と２２は、通常、糸１５を管 ２５を介して押さえるので、糸は管内部の外半径に従う。次に、ナイフが糸を捕 まえ受けローラ２７に向けて切断すると、送りローラ２１，２２と繊維突出し手 段の間の前方域に繊維糸用の一定の遊びが出来る。第３図に二重矢印３６で示し たこの遊びは、繊維糸１５と管２５の内部の内半径との間の遊びを示している。 マガジン１２は、結合剤粉末を正確に計量投与するための供給手段３７を装備 している。この供給手段３７は、コントロールセンタに接続されている。繊維糸 １５用マガジン１０はさらに電子秤として設計されており、コントロールセンタ に接続されている。これにより、熱硬化プラスチック製品成形用プレフォーム（ 予備成形物）を正確な量の繊維と結合剤で準備出来る。 本発明はさらにガラス繊維強化熱可塑性材料を予備成形せずに一段で生産する のに用いることが出来る。上述の装置を同一カバー１９内に設置し、二本の繊維 糸を供給することが出来る。同時に、前記ロボット腕に二台の供給ヘッドを容易 に取り付けることができ、これにより、ロボットは四本の繊維糸を平行して処理 することが出来る。 本発明は、上述の実施態様に制限されるものではなく、本発明の特許請求範囲 内で種々の変更態様が可能である。例えば、供給ヘッド１３を液状結合剤または 或る種のプラスチック、例えば、ポリウレタン用の配管に接続してもよい。供給 管３１を滑り板，溝形材または樋に替えることも出来る。

【手続補正書】特許法第１８４条の７第１項 【提出日】１９９５年８月２２日 【補正内容】 補正された特許請求の範囲 １．少なくとも１個の繊維糸（１５）用マガジンスプールと、繊維糸を繊維供給 ヘッド（１３）まで案内する案内手段（１７，１８，１９）とより成り、該供給 ヘッドは前記マガジンスプールからの前記繊維糸を前記案内手段を介して送る送 り手段（２１，２２，３１，３２）と、前記繊維糸の切断を可能にする切断手段 （２６，２６ａ，２７）を装備し、前記供給ヘッド（１３）の前記送り手段が、 少なくとも１つの繊維糸（１５）用ニップを形成する被駆動送りローラ（２１， ２２）を一方に、繊維突出し手段（３１，３２）を他方に有する、熱硬化性プラ スチック製品の生産時に強化繊維を供給する装置において、前記切断手段（２６ ，２６ａ，２７）を前記送りローラ（２１，２２）から個別に駆動し、前記送り ローラと前記突出し手段（３１，３２）間に配置し、前記切断手段が外側に突出 する刃（２６ａ）を取付けた被駆動ナイフローラ（２６）と、前記ナイフローラ との係合位置または非係合位置に操作出来る受けローラ（２７）を有することを 特徴とする強化繊維供給装置。 ２．前記マガジン（１０）から供給された繊維量を連続計量する計量手段と、前 記送りローラ（２１，２２）の駆動を繊維の所要量に関連させる制御手段を設け たことを特徴とする請求項１に記載の強化繊維供給装置。 ３．前記制御手段（３４）が前記受けローラ（２７）の制御と前記ナイフローラ （２６）の調節をする手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の強化繊維供 給装置。 ４．繊維偏向板（３４）を繊維突出し手段の下流側に作動位置と非作動位置の間 を旋回可能に支承したことを特徴とする請求項２に記載の強化繊維供給装置。 ５．前記繊維糸（１５）が前記送りローラ（２１，２２）と前記繊維突出し手段 （３１，３２）の間を円弧状に移動することを特徴とする請求項１に記載の強化 繊維供給装置。 ６．前記繊維糸（１５）が円弧状に曲げた管（２５）を通って移動し、該管は前 記送りローラ（２１，２２）と前記繊維突出し手段（３１，３２）の間の前進域 に該繊維糸に一定の遊びを与える直径を有し、該遊びにより前記繊維端を前記糸 の通常送り速度以上の速度で短距離前方に間欠移送出来ることを特徴とする請求 項５に記載の強化繊維供給装置。 ７．前記繊維糸（１５）を前記供給ヘッド（１３）に案内する前記案内手段が複 数の直管（１７）と該直管を相互接続する複数のアングルセクション（１８）を 含み、該アングルセクションが前記糸に対し僅かな接触面を有する繊維糸支持手 段（１８ｄ）を前記アングルの内側に有することを特徴とする請求項１に記載の 強化繊維供給装置。 ８．前記繊維突出し手段（３１，３２）が空圧で駆動され、前記繊維糸（１５） に静電気を帯電させる手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の強化繊維供 給装置。 ９．前記繊維突出し手段（３１，３２）が、粉末状の結合剤を制御供給するため の継手（３３）を有することを特徴とする請求項８に記載の強化繊維供給装置。 １０．前記制御手段（１４）が、粉末状の結合剤の供給を調節する手 段（３７）を含んでいることを特徴とする請求項９に記載の強化繊維供給装置。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年８月２２日 【補正内容】 補正された明細書 熱硬化性繊維強化製品生産時の繊維供給装置 技術分野 本発明は、熱硬化性プラスチック製品生産時における強化繊維を供給する装置 に関し、少なくとも１個の繊維糸用マガジンスプールと、繊維糸を繊維供給ヘッ ドに案内する手段を有し、前記繊維供給ヘッドには前記マガジンスプールからの 繊維糸をこの案内手段を介して繊維糸を送る送り手段と繊維糸の切断を可能にす る切断手段を装備しており、供給ヘッドの送り手段が少なくとも１つの繊維糸通 しニップを形成する被駆動ローラを一方に、繊維突出し手段を他方に有する強化 繊維供給装置に関する。 発明の背景 繊維強化熱硬化性プラスチック製品の生産は、製品への荷重の掛かり方に関す る品質が繊維の配向に依存する程度が高いために、自動化が困難である。現今の 品質条件においては、通常、製品は、最大強度に配向された正確な繊維量を添加 されており、製品の外部プラスチック層から繊維が飛び出していないことを意味 する。 繊維カーペットを所望の形状に予備成形し、この予備成形物（プリフォーム） を熱処理して繊維の結合剤を活性化させる製造方法がある。 かようにして製造されたプリフォームの端部は通常手動で切断し、熱硬化プラス チックを最終注型する前に端部の余分な繊維を除去する。繊維カーペットを使用 し余分な繊維を手動で除去するために、この製造法は高価につく。さらに、繊維 強度がわずかな程度しか活用されない。 従って、この分野における改良は、製造工程を自動化することにより、材料を より有効に使用出来、構造をかなり軽くし材料の収量を高め技術的にもより進歩 させることが可能である。また、これにより、作業環境および人員不足の問題を 軽減することも可能となる。 技術問題 本発明の目的は、熱硬化性プラスチック製品生産時に硬化繊維を供給する装置 で、例えば、産業ロボットを用いて強化繊維の供給を自動化出来、エンドレスコ イルに巻いた繊維、正規配向カット繊維及び不規則配向カット繊維の繊維糸から プリフォームを反復生産出来る装置を提供することである。 解決策 この目的のために、本発明による装置は、送りローラから個別に駆動する切断 手段を前記送りローラと突出し手段間に配置し、また前記切断手段が外側に突出 する刃を取付けた被駆動ナイフローラと、前記ナイフローラとの係合位置または 非係合位置に操作出来る受けローラ とを含んでいることを特徴としている。 図面の説明 付属の図面に示す実施例により本発明を以下に説明する。 第１図は、本発明による供給装置の側面を示す概略図である。 第２図は、供給装置のアングルセクション部の拡大図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｈ Ｕ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＭＧ，ＭＮ ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１個の繊維糸（１５）用マガジンスプールと、繊維糸を繊維供給 ヘッド（１３）まで案内する案内手段（１７，１８，１９）とより成り、該供給 ヘッドは前記マガジンスプールからの前記繊維糸を前記案内手段を介して送る送 り手段（２１，２２，３１，３２）と、前記繊維糸の切断を可能にする切断手段 （２６，２６ａ，２７）を装備した熱硬化性プラスチック製品の生産時に強化繊 維を供給する装置において、前記供給ヘッド（１３）の前記送り手段が、少なく とも１つの繊維糸（１５）用ニップを形成する被駆動送りローラ（２１，２２） を一方に、繊維突出し手段（３１，３２）を他方に有し、前記切断手段（２６， ２６ａ，２７）を前記送りローラ（２１，２２）から個別に駆動し、前記送りロ ーラと前記突出し手段（３１，３２）間に配置したことを特徴とする強化繊維供 給装置。 ２．前記切断手段が外側に突出する刃（２６ａ）を取付けた被駆動ナイフローラ （２６）と、前記ナイフローラとの係合位置または非係合位置に操作出来る受け ローラ（２７）を有することを特徴とする請求項１に記載の強化繊維供給装置。 ３．前記マガジン（１０）から供給された繊維量を連続計量する計量手段と、前 記送りローラ（２１，２２）の駆動を繊維の所要量に関連させる制御手段を設け たことを特徴とする請求項１あるいは２に記載の強化繊維供給装置。 ４．前記制御手段（３４）が前記受けローラ（２７）の制御と前記ナイフローラ （２６）の調節をする手段を含むことを特徴とする請求項 ３に記載の強化繊維供給装置。 ５．繊維偏向板（３４）を繊維突出し手段の下流側に作動位置と非作動位置の間 を旋回可能に支承したことを特徴とする請求項３に記載の強化繊維供給装置。 ６．前記繊維糸（１５）が前記送りローラ（２１，２２）と前記繊維突出し手段 （３１，３２）の間を円弧状に移動することを特徴とする請求項１に記載の強化 繊維供給装置。 ７．前記繊維糸（１５）が円弧状に曲げた管（２５）を通って移動し該管は前記 送りローラ（２１，２２）と前記繊維突出し手段（３１，３２）の間の前進域に 該繊維糸に一定の遊びを与える直径を有し、該遊びにより前記繊維端を前記糸の 通常送り速度以上の速度で短距離前方に間欠移送出来ることを特徴とする請求項 ６に記載の強化繊維供給装置。 ８．前記繊維糸（１５）を前記供給ヘッド（１３）に案内する前記案内手段が複 数の直管（１７）と該直管を相互接続する複数のアングルセクション（１８）を 含み、該アングルセクションが前記糸に対し僅かな接触面を有する繊維糸支持手 段（１８ｄ）を前記アングルの内側に有することを特徴とする請求項１に記載の 強化繊維供給装置。 ９．前記繊維突出し手段（３１，３２）が空圧で駆動され、前記繊維糸（１５） に静電気を帯電させる手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の強化繊維供 給装置。 １０．前記繊維突出し手段（３１，３２）が、粉末状の結合剤を制御供給するた めの継手（３３）を有することを特徴とする請求項９に記載の強化繊維供給装置 。 １１．前記制御手段（１４）が、粉末状の結合剤の供給を調節する手段（３７） を含んでいることを特徴とする請求項１０に記載の強化繊維供給装置。