JPS6330235A - 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繊維（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５５−１１５１
１７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
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８１−１０８２１８号）。

この自動巻取リシステムは第７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
樹脂含浸反磁［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
れる樹脂含浸長繊維４に対し所定の張力を付与するテン
ショナｌＯ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を挿通する孔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にポル）８
ｂにて固定されている。

か＼る構成により、予めロボット７のティーチングを行
い、次にポビンｌ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
、ざ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、上記自動巻取リシステムによれば、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縁ｒａ
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グランプ動
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拍具間で樹
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、本発明にか＼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、こへ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８
ａ（第８図）には、前記案内治具７をピストンロッド化
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決めされている。

こ〜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１Ｂにはさみ状の一対のクランプアーム１７．
１７の回動支点１？ａ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１８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８１＆＋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１
３ｂ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−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に久方すると共に、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ｌ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１ｏ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縁１１４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へ
、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１８に
て樹脂含浸長縁！Ｉ４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１８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、樹脂含浸長縁ｌａ４の円滑な巻付けを行うことがで
きるようになる。

上記巻付は完了後、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
を原位置に退勤させると共に、クランプ装置１２をクラ
ンプ動作させてクランプ爪！９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１
３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ｔａｔａ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−次の巻取り作業
を実行できる。すなわち、ポビン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、ポビンｌ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と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、本発明にかへる樹脂含浸
長繊維ｌ維の巻取り装置は、ロボットの手首に、クラン
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−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図は本発明にが〜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・・・クランプ用板ばね特許出願人
　　　トヨタ自動車株式会社代理人　　　弁理士　萼　
　優美（ほか２名）第１図 ４　１丘１月す含浸（し刹へ剰り 第４図 ５　　　　　　　　＠５図 を 宜　−−１１゜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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。