JPS6330234A - 樹脂含浸長繊維の自動巻取り装置 - Google Patents

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、樹脂を含浸させた長ｍ維（以下、樹脂含浸長
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（成
形品）を製造する方法としては、フィラメントリインデ
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横
杆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成形品は、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５５−１１５１１
７号公報）。

しかしながらその成形品が、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
浸長繊維をきわめて複雑な経路（パターン）で巻取らな
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す、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＼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成形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８１−１０８２１８号）。

この自動巻取りシステムは第２図に示すように、ポビン
ｌから引出された長繊維２に連続的に合成樹脂を含浸さ
せる樹脂含浸槽３と、前記樹脂含浸槽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、前記樹脂含浸槽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
ロボット制御装置９と、前記樹脂含浸槽３に並設され前
記型治具５に導かれる樹脂含浸長繊維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
。

こ〜で、樹脂含浸槽３には、第３図に示すように、溶融
樹脂１１が収容されると共に、長繊維２を巻回して前記
溶融樹脂中に案内する複数のガイドローラ１２．１２・
・・が配設されている。またテンショナ１０には、第４
図に示すように、入口側と出口側にそれぞれガイドロー
ラ１３．１３が配設されると共に、前記両ガイドローラ
１３間に位置して自重により樹脂含浸長＃ｌｌ＃、４に
張力を付与するフリーローラ１４が配設されている。さ
らに案内治具７は、第５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を挿通する孔７ｂを設け
て成っており、ロボット８のアーム先端に設けられた取
付板８ａにポルト８ｂにて固定されている。

か−る構成により、予めロボット８のティーチングを行
い、次にポビン１から長繊維２を引出し、樹脂含浸槽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、ロボット制御装置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には樹脂含浸長縁＠４が自動的に巻付けられ
るようになる。そしてこの間、樹脂含浸長繊維４にはテ
ンショナ１０から所定の張力が与えられており、案内治
具７が移動しても緩みなく樹脂含浸長繊維４を型治具５
に巻付けることができるようになる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記自動巻取リシステムによれば、樹脂
含浸長縁＃Ｉ４に加えられる張力はテンショナ１０によ
って一義的に決められており、このため、成形品の形状
が複雑で案内治具７が大きく移動するような場合に、該
樹脂含浸長繊維４に一時的な緩みあるいは大きな緊張状
態が生じ、この結果、型治具５内で樹脂含浸長繊維４が
膨らんだり、案内治具７部分で樹脂が絞られあるいは繊
維かけば立ったりして、成形品の品質が阻害される虞れ
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、樹脂含浸長繊維の膨らみ、樹脂絞り、繊
維のけば立ち等の発生を未然に防止し、もって成形品の
品質向上に寄与でき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、樹脂含浸
槽から引出した樹脂含浸長繊維をロボット手首に設けた
案内治具に通し、回転テーブル上の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、前記樹脂含浸槽
内にサーボモータにより駆動され長繊維を強制的に送る
ローラ対を配設し、前記樹脂含浸槽と前記ロボットとの
間に前記樹脂含浸長繊維の張力を測定する張力測定器を
配設し、前記サーボモータにその回転速度を検出する速
度検出器を接続し、さらに前記張力測定装置と前記速度
検出器とからの信号にもとづいて前記サーボモータの回
転を制御する制御装置を設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自動巻取り装置において、
張力測定器にて樹脂含浸長繊維に発生する張力を直接測
定して、制御装置の指令によりローラ対の回転速度を制
御し得るようにしたので、理想の張力で型治具に樹脂含
浸長繊維を巻つけることができるようになって、巻付け
に際して樹脂含浸長繊維緩みを生じることがなくなるば
かりか、案内治具の部分で樹脂絞りや繊維のけば立ちが
生じることがなくなり、成形品の品質が著しく向上する
。

また上記制御に際して、前記ローラ対の駆動手段である
サーボモータの回転速度を速度検出器により直接検出し
て、これを制御装置にフィードバックし得るようにした
のア、制御性が高まって装置の信頼性が増す。

さらに樹脂含浸槽内にローラ対を配したので、該ローラ
対による樹脂絞りを最小限に押さえることができて、品
質的に安定した成形品を得ることができるようになる。

（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図は、本発明にか振る樹脂含浸長繊維の巻取り装置
の全体構造を示したものである。なお、前出の第２図な
いし第５図に示した部分と同一部分には同一符号を付し
、その説明は省略する。第１図において、２１は樹脂含
浸槽３内に配設された第１のローラ対で、該ローラ対２
１は駆動ローラ２２と従動ローラ２３とから成り、これ
にはガイドローラ１２を迂回した長繊維２が掛けられて
いる。前記ローラ対２１における駆動ローラ２２は、樹
脂含浸槽３外に設けたサーボモータ２４により回転駆動
されるようになっている。すなわち、駆動ローラ２２の
回転軸とサーボモータ２４の出力軸には、それぞれプー
リ２５ａ　、　２５ｂが一体に取付けられると共に、こ
れらブーり間にはベル）　２８ａが掛は渡されており、
サーボモータ２４の回転がプーリ２５ｂ、ベルト２８ａ
、プーリ２５ａを介して駆動ローラ２２に伝達されるよ
うになっている。

また樹脂含浸槽３とボビンｌとの間にも、駆動ローラ２
８と従動ローラ２９とから成る第２のローラ対２フが配
設されている。この第２のローラ対２７もまた前記サー
ボモータ２４によって回転駆動されるようになっており
、その駆動ローラ２８の回転軸に取付けたプーリ２５ｃ
と前記サーボモータ２４のプーリ２５ｂとの間にはベル
ト２８ｂが掛は渡されている。こ−で第１のローラ対２
１と第２のローラ対２７のプーリ２５ａ　、　２５ｃは
同一の回転半径を有しており、これにより各ローラ対２
１．２７は共に同一回転速度で駆動される。なおサーボ
モータ２４には、その回転速度を検出する速度検出器３
０が接続されている。

一方、樹脂含浸槽３とロボット８との間には、樹脂含浸
長縁＃１４の張力を測定する張力測定装置３１が配設さ
れている。この張力測定装置３１は、樹脂含浸長繊維４
を案内する左右一対のガイドローラ３２と、該一対のガ
イドローラ３２間に位置して前記樹脂含浸長繊維４が掛
けられたフリーローラ８３と、該フリーローラ３３に固
定部３４側への引張力を付与する引張ばね３５と、前記
フリーローラ３３および前記固定部３４間に橋架された
張力測定器３８とから成っている。張力測定器３Ｂは、
前記引張ばね３５のばね常数とフリーローラ３３の変位
とから樹脂含浸長縁ｉ１４に発生している張力を測定で
きるものである。

ところで上記速度検出器３０と張力測定器３Ｂとからの
信号は制御装置３７に取入れられるようになっている。

この制御装置３７は、前記信号類ににもとづいてサーボ
モータ２４の回転速度を制御する役割りをなすもので、
張力測定器３Ｂからの信号が入力される比較器３８と、
前記比較器３８および速度検出器３０からの信号が入力
される制御部３９と、前記制御部３９からの信号にもと
づいてサーボモータ２４に駆動電力を出力するドライバ
４０とから成っている。

比較器３８には、ロボット制御装置９（第２図）からロ
ボット８の動作に応じた樹脂含浸長繊維４に関する基準
張力値（電圧、デジタル値等）が入力されるようになっ
ており、該比較器３８において前記張力測定器３６から
入力された実際の張力値と前記基準張力値とが比較され
、そのデータが制御部３９へ出力される。制御部３９は
前記データにもとづいて補正量を演算し、基準の速度に
対し加速あるいは減速の速度指令をドライバ４０へ出力
し、ドライバ４０は前記指令にもとづいてサーボモータ
２４へ駆動電力を出力する。なおこのサーボモータ２４
の回転速度は速度検出器３０を介して前記制御部３８に
フィードバックされる。

か＼る構成により、予め巻パターン、巻き数等の必要な
データをロボット制御装置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。

その後ポビン１から長繊維を引出し、第２のローラ対２
７および樹脂含浸槽３におけるガイドローラ１２、第１
のローラ対２１を通して樹脂を含浸させ、続いて張力測
定装置３１を経由してロボット８の案内治具７に導き、
さらに回転テーブル６上の型治具５に導いてその先端を
型治具５に固定する。次に制御装置９を起動すると、ロ
ボット８のアームが型治具５に向けて移動し、回転する
型治具５に対して樹脂含浸長繊維４の巻付けを実行する
。

しかして上記巻付けに際して、樹脂含浸長縁＃４に発生
する実際の張力が張力測定器３Ｂによって測定され、そ
の張力が妥当であるか否かが制御装置３７によって判断
され、該制御装置からの制御指令によってサーボモータ
２４の速度が調整される。このようにして、樹脂含浸長
繊維４にはロボット８の動作に応じた所定の張力が発生
し、その型治具５に対する円滑な巻付けが可能になる。

また本実施例においては、樹脂含浸槽３の内外に長繊維
２を送るローラ対２１．２７を設けたので、樹脂含浸槽
内において長繊維２には一定の張力が発生し、この結果
、長繊維に樹脂を一様に含浸させることが可能になって
、成形品の品質の向上を達成できる。

なお上記実施例において、制御装置３７の比較器３８に
ロボット制御装置９から樹脂含浸長繊維４に関する基準
張力値を入力するようにしたが、これに代え、図示を略
す外部信号出力装置により一定の基準張力値を制御装置
３７へ入力するようにしても良い。この場合は型治具５
への巻付けを通じて一定の張力で巻付けを行わせように
することができる。

また上記実施例において、樹脂含浸槽３の外にもローラ
対を配したが、これを省略して良いことはもちろんであ
る。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明にかへ樹脂含浸長
繊維の自動巻取り装置は、張力測定器にて樹脂含浸長繊
維に発生する張力を直接測定して、制御装置の指令によ
りローラ対の回転速度を制御し得るようにしたので、理
想の張力で型治具に樹脂含浸長繊維を巻付けることが可
能になって、その巻取り精度が著しく向上すると共に、
樹脂絞りやけば立ち等の不具合の発生を未然に防止し得
て、成形品の品質が大幅に向上する効果が得られた。

また上記張力の制御に際して、前記ローラ対の駆動手段
であるサーボモータの回転速度を速度検出器により直接
検出して、これを制御装置にフィードバックし得るよう
にしたので、制御性が高まって装置の信頼性が増す効果
が得られた。

さらに樹脂含浸槽内にローラ対を配したので、該ローラ
対による樹脂絞りを最小限に押さえることができて、成
形品の品質の安定化を達成できる効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかへる樹脂含浸長繊維の巻取り装置の
構造を示す示す系統図、第２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３図はそ
の一部である案内樹脂含浸槽を示す模式図、第４図は同
じくその一部であるテンシせすを示す模式図、第５図は
同じく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、
　　　　　９・・・ロボット制御装置２１・・・ローラ
対、　　　　　２２・・・駆動ローラ２３・・・従動ロ
ーラ、　　　　２４・・・サーボモータ３０・・・速度
検出器、３１・・・張力測定器３７・・・制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）樹脂含浸槽から引出した樹脂含浸長繊維をロボッ
   ト手首に設けた案内治具に通し、回転テーブル上の型治
   具に自動的に案内するようにした巻取り装置において、
   前記樹脂含浸槽内にサーボモータにより駆動され長繊維
   を強制的に送るローラ対を配設し、前記樹脂含浸槽と前
   記ロボットとの間に前記樹脂含浸長繊維の張力を測定す
   る張力測定器を配設し、前記サーボモータにその回転速
   度を検出する速度検出器を接続し、さらに前記張力測定
   器と前記速度検出器とからの信号にもとづいて前記サー
   ボモータの回転を制御する制御装置を設けたことを特徴
   とする樹脂含浸長繊維の自動巻取り装置。
2. （２）ローラ対が、駆動ローラと従動ローラとからか成
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の樹脂含
   浸長繊維の自動巻取り装 置。