JPS63229297A

JPS63229297A - Ｆｒｐテ−プの自動切断装置

Info

Publication number: JPS63229297A
Application number: JP6248587A
Authority: JP
Inventors: 山川　雄平; 豊長谷川
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1987-03-19
Filing date: 1987-03-19
Publication date: 1988-09-26
Also published as: JPH044110B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、ＦＲＰプリプレグチーブ（以下ＦＲＰテープ
と称する）の切断装置に係り、特にＦＲＰテープを所定
の型に自動貼着するに際しこのテープを所定の寸法およ
び形状に切断する自動切断装置に関する。

〔従来の技術〕

先ず、ＦＲＰテープは、カーボン繊維、ケプラー繊維、
ガラス繊維などを一定方向に配列しまたは織物として形
成し、これに熱硬化性樹脂を含浸させて構成したもので
ある。そして、この種のＦｒ１Ｐテープは、近時、これ
を適宜切断して所定の型に多層に積層貼付した後、加熱
加圧することによって寸法精度が良く強度的にも優れた
積層体が得られることから、航空礪、自動車や小形船舶
のボデーなど種々の用途に広範に使用されるに至うてい
る。

ところで、前述のようなＦｒ１Ｐテープの積層体の製造
は、一般に、−側面に保護シートを貼着して巻装したＦ
ＲＰテープを先ず所定寸法に切断し、この切断したＦＲ
Ｐテープを所定の型に対し貼着ロールを使用して順次押
付けながら貼着することにより行われる。この場合、作
業性を向上しまたＦＲＰテープを所定の型形状に合せて
正確に積層するためには、ＦＲＰテープは、保護シート
の剥離を連続的に行えるよう保護シートを切断すること
なく、ＦＲＩ’テープのみを切断した状態で貼着ロール
へ供給されると共にその切断が迅速に行われ４且つその
切断形状が所定の型に適応する形状に設定されているこ
とが必要とされる。

このような要望に応えるものとして、本出願人は先に切
断刃を切断動作させる往復動装置と切断刃の切断角度を
設定する回転駆動装置を具えた自動切断装置を開発し特
許出願を行った（特公昭６１−２５５１９号公報）、す
なわち、前記の自動切断機によれば、受板と切断刃とを
所定間隔離間させて対向配置し、前記切断刃を前進させ
てＦＲＰテープの切断を行う際刃先と受板との離間寸法
をｆｆ１Ｕシートの厚さより若干小さくなる程度に設定
し得る調節部材を設け、さらに切断刃をリンク機構を介
して所要の往復駆動装置に結合すると共に前記切断刃に
回転駆動装置を付設して構成されており、このように構
成することにより、移送中であるＦＲＰテープの所定切
断位置に対し切断刃を迅速に往復動作させてＦｒ１Ｐテ
ープのみ切断し得ると共にその切断角度を任意に設定で
きるようにしたものである。このようにして、ＦＲＰテ
ープの積層作業性ならびに積層精度が向上されるに至っ
ている。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述の切断装置においても、なお以下に
述べるようないくつかの問題点があった。

すなわち、前述の切断装置はその切断刃がＦＲＰテープ
を幅方向に横断する直線状の幅広刃に構成されているた
め、第１にＦＲＰテープの切断形状が直線状に限定され
るものであり、第２に切断角度を任意に設定できると云
ってもこの切断角度をテープ長手方向に切り立った方向
に設定した場合には切断刃の刃幅が大幅に長大化される
ことになるので、実際上は切断角の設定に制約を受ける
ものであり、第３に特に幅広テープを切断する場合には
特別の幅広切断刃を必要とするものであった。

ところで、ＦＲＰテープをａＨしてｕすえば航空機の翼
を製造する場合には、この翼はその胴体への接続部ば厚
（先端にいくにしたがって薄くなり、しかも凹面はいく
つかの等筋線をもっ°ζ構成されている。このため、Ｆ
ＲＰテープの積層に際しては、部分的にその積層枚数を
、Ｕ！Ｊ整すると同時にテープ切断形状を切り立った斜
め切断形状をはじめ［＆１えば凸Ｖ形なるいは凹Ｖ形な
どの種々の形状に構成することが要求される。

しかし、この場合に前述の第１あるいは第２のｆｆｌｌ
ｅ点は、このような要求に対応できないことを意味する
。一方、前述の第２あるいは第３の難点に係る切断刃が
大きくなる問題は、切断装置全１トを大形且つ重量化し
、装置の（面格を上昇すると共に、後述するＦＲＰテー
プの自動貼着装置への組付けを不利にするものである。

そこで、本発明の目的は、切断寸法ならびに切断形状を
任意に設定でき、且つ小形軽量に構成することができる
ＦＲＰテープの自動切断装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

先の目的を達成するために、本発明に係るＦＲｐテープ
の自動切断装置は、Ｚ方向に移送される保護シートを貼
着されたＦＲＰテープに対して保護シート側へ受板を配
置すると共にこの受板に対向して１個または２（ＩＭの
切刃をＦＩ？Ｐテープから所定間隔離間させて配置し、
前記切刃をＹ方向前後動可能に保持しかつ切断動作させ
る切刃振動子と、この切刃振動子を回転スリーブを介し
て１ｉｌｌｉ１転可能に支持しかつ前記切刃を所定の切
断角度に設定する切刃回転装置と、この切刃回転装置を
接離枠体を介してＹ方向接は可能に支持しかつ前記切刃
をそのテープ切断時において前記受台から所定の離間寸
法に設定する切刃接離装置と、この切刃１妾ｇｔｔ装置
を走行枠体を介してＸ方向走行可能に支持しかつ前記切
刃を切断送りさせる切刃走行装置とを設けたことを特徴
とする。

この場合、切刃を尖頭切込刃先を有するナイフ状切刃に
構成しさらに切刃振動子に超音波振動子を用いると、切
刃によるＦＲＰテープの切断が容易且つ精度よく行われ
ると共に切刃の摩耗が減少されてその切れ味を長持ちさ
せることができる。また、切刃回転装置は接離枠体に固
定した電動機の回転軸と接離枠体に回転可能に枢支した
回転スリーブとをプーリおよびベルトを介して連結する
ように構成し、切刃接離装置は接離枠体と走行枠体との
間に装着した流体圧駆動シリングと接離ガイド軸とで構
成し、切刃走行装置は受板を固定する固定台と走行枠体
との間に装着した１ｉ動機駆動ビニオンラックあるいは
ねじ殿構と走行ガイドレールとで構成すると、それぞれ
好適である。

〔実施例〕

次に、本発明に係るＦＲＰテープの自動切断装置の実施
例につき添付図面を参照しながら以下詳細に説明する。

自動切断装置１０ば、砒またはプラスチックシートから
なる保護シート１２が貼着されたＦＲＰテープ１４が配
置される受台１６ならびにこの受台が固定される固定台
１８と、受台１６に対向してＦＲＰテープ１４から所定
間隔Ｌ　ａを離間して配置される切刃２０と、この切刃
２０をＹ方向前後動可能に保持しかつこれを切断動作さ
せる超音波１辰動子２２と、この超音波振動子２２を回
転スリーブ２４を介してｎ転可能に支持しかつ切刃２０
を所定の切断角度θ（第３図あるいは第４図参照）に設
定する切刃回転装置２６と、この切刃回転装置２６を接
円１枠体２８を介してＹ方向接離可能に支持しかつ支持
しかつ切刃２０を切断送りさせる切刃走行装置３４とで
構成されている。なお、ＦＲＰテープ１４は図において
紙面の手前側から裏側へ向けてＺ方向垂直に走行する。

そして、この自動切断装置１０は、後述する自動貼着装
置７０の本体（２点鎖線で示す）に固定台１８を介して
組付けられる。

更にｔｌ’Ｐ　Ｌ　＜説明すると、切刃回転装置２６は
、接離枠体２８に固定した電動機３６の回転軸に取付け
たプーリ３８と接離枠体２８のホルダブロック４０内に
軸受４０ａを介して回転自在に枢支されている回転スリ
ーブ２４の外周面に取付けたブーＩＪ４２との間にベル
ト４４を掛は渡して構成されている。従って、この切刃
回転装置２６は、電動機３６の回動により回転スリーブ
２４が回動し、回転スリーブ２４の内部に保持されてい
る超音波振動子２２を介して切刃２０を所要角度回転し
て所定の切断角度に設定することができる０次に、切刃
接離装置３０は、走行枠ｉ；に３２に固定された空気圧
シリング４６の作動ピストン４６ａの先端を固定ナツト
４６ｂを介して接離枠体２８に固定すると共に走行枠体
３２に固定されたガイド軸４８を接離枠体２８の両端部
に設けられたガイド孔５ｏ内に滑シＪ自在に挿嵌して構
成されている。従って、この切刃接離装置３０は、空気
圧シリンダ４６の作動により接離枠体２８が走行枠体３
２に対してすなわち受台１６に対してＹ方向に水平移動
し、切刃２０と受板１６との間の離間寸法が第１図に示
される通常時の寸法Ｌａと第２図に示されるテープ切断
時の寸法Ｌｂすなわち切刃２０の切込刃先２０ａが保護
シート１２内に微小圧Ｍｕｓだけ喰い込む寸法との間で
接離する。

また、切刃走行装置３４は、固定台１８内に固定された
電動機５２の回転軸に取付けたビニオン５４と走行枠体
３２の側部突出部分３２ａに設けたラック５６で形成さ
れる駆動ビニオンランクと、固定台１８に設けたローラ
（図示せず）と走行枠体突出部３２ａに設けたレール５
８で形成されるガイドレールとによって構成されている
。従って、この切刃走行装置３４は、電動機５２の回転
により走行枠体３２が実線で示される左側位置と２点鎖
線で示される右側位置との間で水平移動し、切刃２０を
ＦＲＰテープ１４の幅方向に横断するよう切断送りする
ことができる。なお、切刃走行装置３４は、本実施例に
おける駆動ビニオンラックに替えて、走行枠体突出部３
２ａを水平方向にコ通するようにボールねじを配設し、
このボールねじを電動機で駆動するように構成しても良
い。

ざらに、切刃２０は、切込刃先２０ａが形成されたナイ
フ状小形切刃に形成しく第２図参照）その材質を好まし
くはタングステンカーバイドなどの超硬金属で構成され
る。また、超音波振動子２２は、その振動数を好ましく
は約４０　Ｋ　ｌｌｚ程度に設定される。このように構
成することにより、切刃２０によるＦＲＰテープ１４の
切断がカーボン繊維などからなる硬質のＦＲＰテープな
どの場合においても、容易且つ精度よく行われると共に
テープ切断時にこのテープ１４から保護シート１２が剥
離されることがない、また、切刃２０の摩耗が減少され
てその切れ味が長持ちされる。なお、切断時にテープか
ら保護シートが剥離されないことは、自動切断装置を後
述する自動貼着装置に組込んだ場合に用済みの保護シー
トを巻取り回収する際に有利となる。

このような構成になる自動切断装置１０によってＦＲＰ
テープ１４を切断する際には、先ず切刃２０の第１図に
示される位置において、切刃接離装置３０ならびに回転
装置２６を操作して、第２図および第３図に示されるよ
うに、切管定の切断角度θに設定する０次いで、超音波振動子２２
を作動して切刃２０にＹ方向往復動切断動作を与えると
共に、走行装Ｅ３４を１榮作してこの切刃２０がＦＲＰ
テープ１４の所定の切断始点へにおいてこのＦＲＰテー
プ１４に切込まれるように切刃２０を図においてＸ方間
右側へ走行させる。これにより、切刃２０は切断線ＡＩ
３に沿っ゛ζ保護シート１２を切断することなくＦＲＰ
テープ１４のみを切断しながらＦＲＰテープ１４の全幅
に亘って走行し、ＦＲＰテープ１４を完全に切断する。

この場合、保護シート１２は、前述したように切断時に
おいてはＦＲＰテープ１４から剥顧【されることがない
から、ＦＲＰテープ自動貼着装置７０の操作性を有利に
する０次いで、切断を完了した切刃２０ば、超音波振動
子２２が停止されて切断動作が終息され、接離装置３０
を介して受台１６との２’Ｌ間寸法を通常の寸法Ｌａへ
離間されたうえで、走行装置３４を介して第１図に示さ
れる元の位置へ復帰される。

ここで、前述の切断角度θは、切刃２０のＸ方向水平走
行速度ＶｘとＦＲＰテープ１４のＺ方向垂直走行速度Ｖ
ｚとの相関比Ｎ（Ｖｘ／Ｖｚ）によって決るものである
から、−例として示したｇｒＳ４図の切断形状において
、切り立った斜切断線ＡＣは相関比Ｎを小さくして切断
角度θａを大き（設定した場合を示し、斜切断線ＡＤＥ
は切断線ＡＤの間では相関比Ｎを比較的大きくして切断
角度θｂを比佼的小さく設定しかつ切断線ＤＣの間では
切断角度を角度θａに設定した場合を示し、水平切断線
ＡＦは相関比Ｎを無限大にすなわちＦＲＰテープ１４の
走行を停止した状態でこれを切断した場合を示すもので
ある。なお、図示１／１では、各切断線が何れも直線状
である場合を示したが、切断時に前記相関比Ｎを順次変
更すると切断角度θがこれに従って変更されるので、こ
の場合には湾曲した切断形状を得ることができる。この
場合、切刃２０の角度も前記切断角度θに合せて順次変
更される。

第５図に示す自動切断装置１０’　は、切刃装置を２組
に構成した実施例を示す、すなわち、固定台１８上に固
定される１個の受台１６に対して、２（ｌｌｉＩの切刃
Ｇ２ａ、６２ｂがそれぞれ対称的に配置される２個の接
ｆｉｌｌｌ枠体６４ａ、６４ｂ走行枠体６６ａ、６６ｂ
を介して配設されている。これらの切刃６２ａ、６２ｂ
には、図示しないが、前述の実施例と同様な超音波振動
子。

回転装置、接離装置ならびに走行装置がそれぞれ付設さ
れている。

このような構成の自動切断装置ｆ　Ｏ’においては、何
れか一方の切刃装置を走行枠体外端部に退避させて置（
場合には、他の１台の切刃装置によって前述の自動切断
装置１０と同様な切断操作が行われるが、双方の切刃装
置を用いる場合には前述の切断形状以外の操作が行われ
、従って前述の切断形状以外の切断形状がｆＵられる。

すなわち、第６図は、両切刃６２ａ、６２ｂをＦＲＰテ
ープ１４の左右対称の切込点Ｇ、ＩＩから同一の速度相
関比Ｎをもって中央部の切断点■へ向けて走行させた場
合を示し、切断形状が左右対称の凹ｖ形に形成されてい
る。この場合、一方の切刃６２ｂの切込みは、両切刃６
２ａ。

６２ｂの干渉を避けるため、相互の位相を異に設定して
、他方の切刃６２ａが位置Ｇ′に達した時点で切込まれ
る０次に第７図は、両切刃６２ａ、６２ｂをＦＲＰテー
プ１４の中央部切込点Ｊから異なる速度相関比Ｎをもっ
てそれぞれ左右両測部切断点に、Ｌへ向けて走行させた
場合を示し、切断形状が左右非対称の凸Ｖ形に形成され
ている。この場合も前記と同様に、切刃６２ａの切込み
は切刃６２ｂが位置Ｌ′に達した時点で行われる。この
場合、速度相関比Ｎを種々に変更することにより種々の
切断形状が得られることは勿論である。なお、第５図に
示す切断′！ＪＩＩＯ″の代りに第１図に示す切断装置
１０を２台直列に配設しても同様の切断操作を行うこと
ができる。

前述したところから明らかなように、本発明に系るＦＩ
ＥＦテープの自動切断装置は、ＦＲＰテープを保護シー
トと共に連続的に繰出し、保動貼着装置に好適に応用す
ることができる。すなわち、第８図は、自動貼着装置の
概略構成図を示すものであって、−側面に保護シート１
２を貼着したＦＲＰテープ１４を巻装するＦＲＰテープ
供給リール７２と、前記ＦＲＰテープ１４を可逆的に繰
出すフィードロール７４と押付はロール７６とからなる
ロール対と、本発明に係る自動切断装置１０（１０’）
と、加熱ヒータ７８と、切断されたＦＲＰテープ１４を
保護シート１２から分離しながら所定の型８０に押付は
貼着する貼着ロール８２と、保護シート・　　１２を巻
取り回収する巻取りロール８４とからなる０図から明ら
かなように、自動切断装置１０（１０’）は、前述した
ように小形軽量であるので、自動貼着装置７０の中に好
適に組込まれている。なお、前記貼着ロール８２の一側
部には切断部分以降のＦＲＰテープを巻付ける補助ロー
ル８６が脱着自在に組合せられている。

このように構成した自動貼着装置は、これを所定の駆動
装置（図示セず）に結合し、Ｘ軸。

Ｙ軸、Ｚ軸およびこれらの各軸の周りの回転を行うａ軸
、ｂ軸、ａ軸からなり６軸間時制御を行って、ＦＲＰテ
ープ１４を所定の型８０上に隙間なく縦横に（且つ例え
ば等高線にしたがって）貼着し、数層から数十層の積層
体を構成することができる。従って、この自動貼着装置
の制御は、公知のＮＣ制御によりプログラマブルに実現
することが可能である。

以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明はこれら実施例に限られることなく、本発明の精神を
逸脱しない範囲内において種々の設計変更をなし得るこ
とは勿論である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るＦｒ？Ｐテープの自
動切断装置は、ＦＲＰテープの保護シー　ｌ−ＩＪＩＩ
に受板を配置すると共にこの受板に対向して１個あるい
は２個の小形切刃を配設し、この切刃に、この切刃を切
断動作させる切刃振動子と、この切刃の角度を所定の切
断角度に設定する切刃回転装置と、この切刃の刃先を保
護シート内に僅かに喰い込むように設定する切刃接離装
置と、この切刃をＦＲＰテープの供給方向と直角方向へ
走行させる切刃走行装置とを付設したので、ＦＲＰテー
プの切断に際して保護テープを切ｌ折することな（Ｆｒ
！Ｐテープのみを切断することができると共にその切断
形状を任意所定に設定することができ、しかも切断装置
の形状重量を小形軽量に構′成することができる。

従って、切断装置をＦＲＰテープの自動貼着装置に対し
て好適に応用組込むことができると共に、これによるＦ
ＲＰテープの積層体構成に際して、その積層体が例えば
形状が先細りで且つ表面が等高線をもって構成される航
空機の翼などの場合に対しても、所定の形状の型上に隙
間なくしかも所定の等高線に従って所要の切断形状のＦ
ＲＰテープ切断片を所要の枚数だけ容易且つ＞ｎ度良く
積層することができる。

【図面の簡単な説明】

第１１！Ｉは本発明に係るＦＲＰテープの自動切断装置
の一実施例を説明する一部切欠き平面図、第２図は第１
図に示す自動切断装置における切刃と受板とのＦＲＰテ
ープ切断切断台ける離間寸法を示す平面図、第３図は第
２図の矢印■方向から見た矢視図、第４図は第１図に示
す切断装置によるＦＲＰテープの切断状況を説明する平
面図、第５図は本発明に係るＦＲＰテープの自動切断装
置の別の実施例を説明する平面図、第６図および第７図
はいずれも第５図に示す切断装置によるＦＲＰテープの
切断状況を説明する平面図、第８図は本発明に係るＦＲ
Ｐテープ自動切ｌ折装；πを装着したＦＲＩ’テープ自
動貼着装置の概略説明図である。１０、１０’・・・自動切断装置１２・・・保護シート１４・・・ＦＲＰテープ１６・・
・受台　　　　　　１８・・・固定台２０、６２ｎ、（
ｉ２ｂ・・・切刃　２２・・・超音波振動子２４・・・
回転スリーブ　　２６・・・切刃回転装置２Ｂ、　６４
ａ、６４ｂ・・・接離枠体３０・・・切刃接離装置　　
３２．６６ａ、Ｇ６ｂ・・・走行枠体３４・・・切刃走
行装置　　３６．５２・・・？！動機３８、４２・・・
プーリ　　　４０・・・ホルダブロック４４・・・ベル
ト　　　　　４６・・・空気圧シリング４８・・・ガイ
ド軸　　　　　５０・・・ガイド孔５４・・・ビニオン
　　　　５６・・・ラック５８・・・レール　　　　　
７０・・・自動貼着装置７２・・・ＦＲＰテープ１共給
リール７４・・・フィードロール　７６・・・押付はロール７
８・・・加熱ヒータ　　　８０・・・型８２・・・貼着
ロール　　　８４・・・巻取リリール８Ｇ・・・補助Ｉ
コール　　Ｖｘ・・・Ｘ方向水平走行速度Ｖｚ・・・Ｚ
方向垂直走行速度

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｚ方向に移送される保護シートを貼着されたＦＲ
Ｐテープに対して保護シート側へ受板を配置すると共に
この受板に対向して１個または２個の切刃をＦＲＰテー
プから所定間隔離間させて配置し、前記切刃をＹ方向前
後動可能に保持しかつ切断動作させる切刃振動子と、こ
の切刃振動子を回転スリーブを介して回転可能に支持し
かつ前記、切刃を所定の切断角度に設定する切刃回転装
置と、この切刃回転装置を接離枠体を介してＹ方向接離
可能に支持しかつ前記切刃をそのテープ切断時において
前記受台から所定の離間寸法に設定する切刃接離装置と
、この切刃接離装置を走行枠体を介してＸ方向走行可能
に支持しかつ前記切刃を切断送りさせる切刃走行装置と
を設けたことを特徴とするＦＲＰテープの自動切断装置
。
（２）特許請求の範囲第１項記載の自動切断装置におい
て、切刃は一側端縁部に尖頭切込刃先を有するナイフ状
小形切刃に構成してなるＦＲＰテープの自動切断装置。
（３）特許請求の範囲第１項記載の自動切断装置におい
て、切刃振動子は超音波振動子で構成してなるＦＲＰテ
ープの自動切断装置。
（４）特許請求の範囲第１項記載の自動切断装置におい
て、切刃回転装置は接離枠体に固定した電動機の回転軸
と接離枠体に回転可能に枢支した前記回転スリーブとを
プーリおよびベルトを介して連結してなるＦＲＰテープ
の自動切断装置。
（５）特許請求の範囲第１項記載の自動切断装置におい
て、切刃接離装置は接離枠体と走行枠体との間に装着し
た流体圧駆動シリンダと接離ガイド軸とからなり、テー
プ切断時における切刃の切込部と受板との間の離間寸法
が保護シートの厚さより若干小さくなるように構成され
てなるＦＲＰテープの自動切断装置。
（６）特許請求の範囲第１項記載の自動切断装置におい
て、切刃走行装置は受板を固定する固定台と走行枠体と
の間に装着した電動機駆動ピニオンラックと走行ガイド
レールとで構成してなるＦＲＰテープの自動切断装置。
（７）特許請求の範囲第１項記載の自動切断装置におい
て、切刃走行装置は受板を固定する固定台と走行枠体と
の間に装着した電導機駆動ねじ機構と走行ガイドレール
とで構成してなるＦＲＰテープの自動切断装置。