TW202120305A - 帶材貼付裝置、帶材貼付方法及複合成形品的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明之目的係提供一種在將帶材貼付於被貼付面上而製造纖維增強塑膠成形品時，能夠提高帶材相對於被貼付面的貼付性能的帶材貼付裝置，前述帶材貼付裝置係ATL裝置1，其具備按壓帶材A的同時將其貼付到被貼付面5a上之ATL頭3，在ATL頭3上裝備有向被貼付面5a供給帶材A的供給器9、將帶材A按壓到被貼付面5a之按壓單元10、加熱帶材A和/或被貼付面5a之加熱單元80；使得帶材A向被貼付面5a之貼付角度在10度以上70度以下而藉由可變機構9A將供給器9安裝在按壓單元10。

Description

帶材貼付裝置、帶材貼付方法及複合成形品的製造方法

本發明涉及帶材貼付裝置、帶材貼付方法及複合成形品的製造方法，更詳細地，涉及藉由將帶材貼付在被貼付面上來製造纖維增強塑膠(FRP)成形品等時使用的帶材貼付裝置、使用該裝置之帶材貼付方法以及使用該方法製造成形品的複合成形品的製造方法。

在碳纖維等纖維束中預先含浸樹脂並形成帶材狀的材料多被稱為預浸帶材、UD帶材等。雖然不嚴密，但大多將該樹脂為半硬化的熱硬化性樹脂的情況稱為預浸帶材、將熱塑性樹脂的情況稱為UD帶材，在本說明書中也依據該定義。

眾所周知，藉由將這些帶材貼付在製品的被貼付面上，可以製造出具有期望形狀的纖維增強塑膠(FRP：Fiber Reinforced Plastics)成形品。

FRP成形品的製造方法，有ATL(Auto Tape Layup)法、ATW(Auto Tape Welding)法、AFP(Auto Fiber Placement)法等各種稱呼，但這些製造方法並 非嚴格區分的。在本說明書中，將一邊按壓帶材一邊在被貼付面上貼付之製造方法總記為ATL法，將該裝置(帶材貼付裝置)記為ATL裝置。

圖10係顯示以下專利文獻1中公開之ATL裝置的ATL頭部分的側視圖。類似構成的裝置在以下專利文獻2中也有公開。

ATL頭30係在基材70上裝備有紅外線燈8、熱風噴嘴18、供給器9、按壓單元10等構成的。

按壓單元10具備將帶材A壓到製品5的被貼付面5a上的按壓滾輪10a、氣缸10d。

例如製品5由熱塑性樹脂的注射成形品構成，例如在製品5表面上貼付含浸有相同熱塑性樹脂之UD帶材A，從而製品5被增強。

(先前技術文獻)

(專利文獻)

專利文獻1：特開2018-149729號公報

專利文獻2：特開2018-149730號公報

一般來說，UD帶材A中含浸之熱塑性樹脂在常溫下為固體，與預浸帶材(含浸有熱固性樹脂)之情形不同，其表面一般不具有黏接性或阻尼性。因此，在製品5之被貼付面5a上貼付UD帶材A時，至少需要將UD帶材A中含浸之熱塑性樹脂加熱到其軟化點或熔點附近。

例如，軟化點溫度最低的聚丙烯(以下PP)為150℃左右、常用的尼龍係列(聚醯胺係，以下簡稱PA係)的話，尼龍6為180℃左右、尼龍66係列為230℃左右、進而，高耐熱性之聚苯乙烯磺胺(以下PPS)需要加熱到280℃左右。

此外，與該被貼付面5a附近的加熱狀況一併，UD帶材A相對於被貼付面5a之貼付角度也對成形品之完成有很大影響。

在上述ATL裝置之情況下，供給器9與紅外線燈8、熱風噴嘴18一起固定在基材70上，不能將UD帶材A相對於被貼付面5a之貼付角度重新設定為考慮了UD帶材A素材不同的最合適的角度。

此外，存在根據貼付條件、帶材A之構成材料之不同，而使得帶材A貼付時發生折彎事故的概率變高的問題。

因此期望出現一種裝置，能夠將帶材A相對於被貼付面5a之貼付角度設定為最合適的角度或者可以進行設定/調整。

此外，在將帶材A向被貼付面5a貼付時，為了將各個熱塑性樹脂加熱到上述各溫度，通常必須向紅外線燈8或熱風噴嘴18供給大量電力。該供給電力量與帶材貼付成形品的製造成本關係很大。

此外，由於該被貼付面5a附近之加熱狀況對成形品之完成有很大影響，所以希望出現能夠容易微調加熱溫度的裝置。

此外，應當供給之電量受從紅外線燈8、熱風噴嘴18到被貼付面5a的距離的影響很大。

另一方面，在上述ATL裝置之情況下，作為加熱源之紅外線燈8、熱風噴嘴18固定在基材70上，無法調整其到被貼付面5a的距離。

因此，例如如果將位於製品5之被貼付面5a附近的帶材A的溫度從尼龍6的180℃前後提高到尼龍66係列之230℃左右，則需要大幅提高紅外線燈8的輸出或者大幅提高從熱風噴嘴18排出的熱風溫度。

此外，在上述ATL裝置之情況下，從供給器9輸出之帶材A在到達製品5的被貼付面5a之前，受到來自作為加熱單元的紅外線燈8的輻射熱，此外，也受到來自熱風噴嘴18的熱風，變軟。當變軟了的帶材A受到來自熱風噴嘴18之熱風時，由於從供給器9出口到被貼付面5a之間有相當大距離，故有可能發生在帶材A到達被貼付面5a之前被吹走而無法到達被貼付面5a之情況。此外，也有可能發生變軟了的帶材A下垂而無法到達被貼付面5a之情況。一旦發生這樣的情況，就不能開始．進行帶材之貼付工序，從而有在成形品的製造方面花費時間之類的課題。

本發明鑒於上述課題完成的，目的在於解決上述課題中至少一個，提供一種能夠提高帶材相對於被貼付面的貼付性能的帶材貼付裝置、帶材貼付方法以及成形品的製造方法。

為了達到上述目的，本發明涉及之帶材貼付裝置(1)，係具備一邊按壓帶材一邊在被貼付面上貼付的貼付頭的帶材貼付裝置，其中，

前述貼付頭具備：

帶材供給單元，係將前述帶材供給到前述被貼付面；

按壓單元，係將前述帶材按壓在前述被貼付面；以及

加熱單元，係加熱前述帶材和/或前述被貼付面；

以使得前述帶材向前述被貼付面之貼付角度在10度以上70度以下的方式，藉由安裝單元將前述帶材供給單元安裝在前述按壓單元上。

這裏，前述帶材向前述被貼付面之貼付角度係指帶材與前述製品表面(被貼付面)之切線所形成的角度，根據上述帶材貼付裝置(1)，能夠將前述帶材向前述被貼付面之貼付角度設定為最合適的角度來進行貼付工序，能夠提高相對於前述被貼付面之帶材貼付的性能，提升成形品的完成度，例如，完成的強度。

此外，藉由將貼付角度控制在70度以下，能夠阻止貼付工序中發生前述帶材彎曲的事故，提升成形品之完成度。

此外，藉由將貼付角度保持在10度以上，還能夠阻止前述貼付頭與前述被貼付面的接觸事故的發生。

如上前述，根據上述帶材貼付裝置(1)，在將帶材貼付在被貼付面上而製造纖維增強塑膠成形品時，能夠將帶材相對於被貼付面之貼付角度設定為最合適角度、或者可以設定．調整，能夠提高帶材相對於被貼付面的貼付性能。

此外，本發明涉及之帶材貼付裝置(2)，較宜於上述帶材貼付裝置(1)中，以使得前述帶材向前述被貼付面之貼付角度在20度以上50度以下的方式，將前述帶材供給單元安裝在前述按壓單元上。

根據上述帶材貼付裝置(2)，能夠進一步確保上述帶材貼付裝置(1)中的上述效果。

此外，本發明涉及之帶材貼付裝置(3)，於上述帶材貼付裝置(1)或(2)中，前述安裝單元較宜具備：使前述帶材向前述被貼付面之貼付角度可變之可變機構。

根據上述帶材貼付裝置(3)，能夠容易地實施由於前述帶材的種類、例如軟化點的不同而引起的前述貼付角度的設定．調整。

此外，本發明涉及之帶材貼付裝置(4)，於上述帶材貼付裝置(3)中，前述可變機構較宜包括滑動機構而構成。

根據上述帶材貼付裝置(4)，能夠更容易地實施由於前述帶材的種類，例如軟化點的不同而引起的貼付角度的設定調整。

此外，本發明涉及之帶材貼付裝置(5)，較宜於上述帶材貼付裝置(1)~(4)之任一者中，具備使前述加熱單元相對於前述按壓單元的配置可變之可變機構。

在前述帶材貼付工序中，應該供給到前述加熱單元之電力量很大程度上受從該加熱單元到被貼付面的距離影響。

根據上述帶材貼付裝置(5)，藉由前述可變機構能夠自由調整從前述加熱單元到前述被貼付面之間的距離，能夠使前述加熱單元接近前述被貼付面，達到在控制前述加熱單元的合適範圍內的最短距離。

因此，能夠將使用電力量抑制到極限，從而能夠大幅削減成形品的製造成本。

此外，由於能夠減小前述加熱單元的容量(輸出)，所以能夠選擇小型且價格低的加熱單元，從而能夠削減裝置的製造成本。進而，可以優化加熱區域，實現只在必要的地方加熱，能夠抑制對周邊(不貼付的地方)的熱的影響，能夠提高成形品的完成度。

此外，使在保持控制前述加熱單元的最合適的距離的同時，將前述被貼付面加熱到最合適溫度進行貼付工序變得容易，使得提高帶材相對於前述被貼付面之貼付性能、提高成形品的完成度也變得容易。

此外，本發明涉及之帶材貼付裝置(6)係具備一邊按壓帶材一邊在被貼付面上貼付的貼付頭的帶材貼付裝置，其中，

較宜為，前述貼付頭具備：

帶材供給單元，係將前述帶材供給到前述被貼付面；

按壓單元，係將前述帶材按壓在前述被貼付面上；

加熱單元，係加熱前述帶材和/或前述被貼付面；以及

可變機構，係使該加熱單元相對於前述按壓單元的配置可變。

在前述帶材貼付工序中，應該供給給前述加熱單元之電力量很大程度上受從該加熱單元到被貼付面的距離的影響。

根據上述帶材貼付裝置(6)，能夠藉由前述可變機構自由調整從前述加熱單元到前述被貼付面的距離，能夠使前述加熱單元接近前述被貼付面，達到在控制前述加熱單元的合適範圍內的最短距離。

因此能夠將使用電力量抑制到極限，從而能夠大幅度削減成形品的製造成本。

此外，由於能夠減小前述加熱單元的容量(輸出)，所以能夠選擇小型且價格低的加熱單元，從而能夠削減裝置的製造成本。進而，可以優化加熱區域，實現只在必要地方加熱，能夠抑制對周邊(不貼付的地方)的熱的影響，由此能夠提高成形品的完成度。

此外，使在保持控制前述加熱單元的最合適的距離的同時，將前述被貼付面加熱到最合適的溫度進行貼付工序變得容易，使得提高帶材相對於前述被貼付面的貼付性能、提高成形品的完成度也變得容易。

如上前述，根據上述帶材貼付裝置(6)，能夠極力抑制向加熱被貼付面附近的加熱源供給電力，因此能夠控制成形品的製造成本，同時偶容易調整被貼付面附近的加熱溫度，並能夠提高帶材相對於被貼付面的貼付性能，從而提高成形品之強度、外觀。

另外，本發明涉及之帶材貼付裝置(7)，係具備一邊按壓帶材一邊在被貼付面上貼付的貼付頭的帶材貼付裝置，其中，

前述貼付頭具備：

按壓單元，係將前述帶材按壓到前述被貼付面；

加熱單元，係加熱前述帶材和/或前述被貼付面；

帶材供給單元，係將前述帶材供給到前述被貼付面供給；以及

帶材支承單元，係支承被從前述帶材供給單元向前述被貼付面輸送的前述帶材的前端一側。

根據上述帶材貼付裝置(7)，在將前述帶材向前述被貼付面貼付的工序的開始階段，能夠支承被從前述帶材供給單元向前述被貼付面輸送的前述帶材的前端側，從而能夠確實地將前述帶材引導到前述被貼付面。

因此，例如來自前述加熱單元的熱風吹到前述帶材上，前述帶材因熱而變得柔軟，即使對變軟了的前述帶材吹出熱風，也可以阻止前述帶材被吹走或者阻止其下垂，從而可以確實地開始進行帶材之貼付工序。

此外，本發明涉及之帶材貼付裝置(8)，於上述帶材貼付裝置(7)中，較宜為，前述帶材支承單元的帶材支承部係以能夠從前述帶材供給單元一側向前述被貼付面一側移動的方式而構成。

根據上述帶材貼付裝置(8)，能夠從前述帶材自前述帶材供給單元出來的地方引導前述帶材，能夠更確實地將前述帶材從前述帶材供給單元出口引導到前述被貼付面，因此，前述帶材貼付裝置(7)中的上述效果可以更加可靠。

此外，本發明涉及之帶材貼付裝置(9)，在上述帶材貼付裝置(7)或(8)中，較宜為，前述貼付頭具備：可變機構，係使前述加熱單元相對於前述按壓單元的配置可變。

在前述帶材貼付工序中，應該供給給前述加熱單元的電力量很大程度上受從該加熱單元到被貼付面的距離的影響。

根據上述帶材貼付裝置(9)，能夠藉由前述可變機構自由調整從前述加熱單元到前述被貼付面的距離，能夠使前述加熱單元接近前述被貼付面，達到在控制前述加熱單元的合適範圍內的最短距離。

因此，能夠將使用電力量控制到極限，從而能夠大幅度削減成形品的製造成本。

此外，由於能減小前述加熱單元的容量(輸出)，所以能夠選擇小型且價格低的加熱單元，從而能夠削減裝置的製造成本。進而，可以優化加熱區域，實現只在必要地方加熱，從而能夠抑制對周邊(不貼付的地方)的熱的影響，由此提高成形品的完成度。

此外，使在保持控制前述加熱單元的最合適的距離的同時，將前述被貼付面加熱到最合適的溫度進行貼付工序變得容易，使得提高帶材相對於前述被貼付面的貼付性能、提高成形品的完成度也變得容易。

此外，本發明涉及之帶材貼付裝置(10)，在上述帶材貼付裝置(7)~(9)之任一者中，較宜為，以使得前述帶材向前述被貼付面之貼付角度在10度以上70度以下的方式，藉由安裝單元將前述帶材供給單元安裝在前述按壓單元。

這裏，前述帶材向前述被貼付面之貼付角度係是指帶材與前述製品表面(被貼付面)之切線所形成之角度，根據上述帶材貼付裝置(10)，能夠將前述帶材向前述被貼付面的貼付角度設定為最合適的角度而進行貼付工序。能夠提高帶材相對於前述被貼付面的貼付性能，提升成形品的完成度，例如強度。

此外，藉由將貼付角度控制在70度以下，能夠阻止貼付工序中發生前述帶材彎曲的事故，提高成形品之完成度。

此外，藉由將貼付角度保持在10度以上，還能夠阻止前述貼付頭與前述被貼付面的接觸事故的發生。

此外，本發明涉及之帶材貼付裝置(11)，於上述帶材貼付裝置(6)或(9)中，較宜為，前述可變機構包括：滑動部和/或連結部而構成。

根據上述帶材貼付裝置(11)，能夠順利地變更．調整前述加熱單元相對於前述按壓單元之配置。

此外，本發明涉及之帶材貼付裝置(12)，於上述帶材貼付裝置(1)~(11)之任意一個中，

較宜為，前述加熱單元具備至少一個採用加熱氣體方式的加熱部。

根據上述帶材貼付裝置(12)，即使來自前述加熱氣體方式的加熱部的熱風吹到前述帶材上，也能夠確實地開始．進行貼付工序。此外，藉由使用前述加熱氣體方式之加熱部，能夠從初始成本、運行成本兩方面低價且有效地加熱前述帶材、前述被貼付面。

此外，本發明涉及之帶材貼付裝置(13)，在上述帶材貼付裝置(1)~(11)之任意一個中，較宜為，前述加熱單元具備：不同方式的複數個加熱部而構成。

藉由前述熱風噴嘴吹入熱風的加熱氣體方式結構簡單，與使用前述紅外線燈、雷射光源之輻射能量方式相比，具有能夠大幅度降低裝置製造成本的優點。但與使用紅外線燈等的輻射能量方式相比，在控制前述被貼付面之加熱溫度方面稍差。

在上述帶材貼付裝置(13)中，由於具備由不同方式、例如加熱氣體方式、輻射能量方式等不同方式所構成的複數個加熱部，所以能夠在很好地引出兩者之優點而構成裝置，能夠在抑制初始成本．帶材貼付工序的運行成本的同時，還可以提高帶材對於前述被貼付面之貼付性能。

此外，本發明涉及之帶材貼付裝置(14)，在上述帶材貼付裝置(13)中，較宜為，前述複數個加熱部中，至少一個採用輻射能量方式，其他至少一個採用加熱氣體方式。

根據上述帶材貼付裝置(14)，在最大限度地利用加熱氣體方式之初始成本．運行成本削減效果的同時，藉由組合採用輻射能量方式之高控制效能，能夠抑制初始成本．帶材貼付工序中運行成本的同時，提高控制性，提升成形品的完成度。

此外，本發明涉及之帶材貼付裝置(15)，在上述帶材貼付裝置(13)或(14)中，較宜為，前述複數個加熱部中至少一個配置於前述帶材的上方，其他至少一個配置於前述帶材的下方。

例如，還可以於前述帶材上方配置基於輻射能量方式者，於前述帶材下方配置基於加熱氣體方式者。

根據上述帶材貼付裝置(15)，不僅前述被貼付面，前述帶材本身適當地加熱也變得容易，此外，對於前述帶材有能夠抑制彎曲的情況，也有能夠提高帶材貼付性能，提高成形品的完成度的情況。

此外，本發明涉及之帶材貼付方法(1)，係使用上述帶材貼付裝置(1)~(15)中之任一個裝置，於前述被貼付面上貼付前述帶材之帶材貼付方法，較宜為，前述帶材厚度在0.16mm以上1mm以下的範圍。

根據上述帶材貼付方法(1)，藉由將前述帶材厚度設為該範圍，能夠減少將前述帶材貼付到所希望厚度為止的次數、抑制電力消耗，同時控制前述帶材之折斷、混亂、層疊混亂等，提高成形品之特性(彈性率、強度)以及熱老化性、耐溫水性等耐久特性。此外，更較宜為，前述帶材厚度在0.2mm以上0.5mm以下的範圍。藉由將前述帶材厚度設為0.2mm以上，除了上述效果之外，還能夠提高由於來自前述加熱單元的熱風所引起之貼付位置的偏移的抑制效果。此外，將前述帶材厚度設在0.5mm以下，從而由於前述帶材支承單元，使得前述帶材不易損傷。因此，容易支承前述帶材，同時由於前述帶材具有適度的剛性，從而能夠提高相對於前述被貼付面的黏著性。

此外，本發明涉及之帶材貼付方法(2)，係使用上述帶材貼付裝置(1)~(15)中任一個裝置，在前述被貼付面上貼付前述帶材的帶材貼付方法，較宜 為，前述帶材至少一部分由預先含浸有樹脂之纖維束構成，前述樹脂由熱塑性樹脂構成。

根據上述帶材貼付方法(2)，前述帶材至少一部分由預先含浸有樹脂之纖維束構成，前述樹脂由熱塑性樹脂構成，由此前述樹脂所含侵之纖維束中的空隙較少，在熔接不需要極度地熔融前述樹脂，故可以在抑制使用電量的同時，獲得具有高力學特性的成形品。

此外，根據上述帶材貼付方法(2)，在使用上述帶材貼付裝置(1)的情況下，能夠將前述帶材向前述被貼付面貼付的角度設定為最合適角度而進行貼付工序，能夠提高帶材相對於前述被貼付面的貼付性能，提升成形品的完成度，例如強度。

此外，藉由將貼付角度控制在70度以下，能夠阻止貼付工序中發生前述帶材彎曲的事故，提高成形品之完成度。

此外，藉由使貼付角度保持在10度以上，還能夠貼付阻止貼付工序中前述貼付頭與前述被貼付面之接觸事故的發生。

此外，根據上述帶材貼付方法(2)，在使用上述帶材貼付裝置(6)的情況下，可以大幅削減製造成本，製造使用了由預先含浸有前述熱可塑性樹脂的纖維素構成的前述帶材的成形品。此外，能夠在保持控制前述加熱單元的最合適的距離的同時，將前述被貼付面加熱到最合適的溫度而進行貼付工序，可以提高帶材相對於前述被貼付面的貼付性能，提高成形品之完成度。

此外，根據上述帶材貼付方法(2)，在使用上述帶材貼付裝置(7)之情況下，即使來自前述加熱單元之熱風吹到前述帶材上，也可以確實地開始．進 行貼付工序，提高帶材相對於前述被貼付面的貼付性能、提高成形品之完成度，例如強度。

此外，在採用本發明涉及之帶材貼付方法(2)的情況下，較宜採用上述帶材貼付方法(1)。

此外，本發明涉及之帶材貼付方法(3)，係使用上述帶材貼付裝置(1)~(15)中任一個裝置，於前述被貼付面上貼付前述帶材之帶材貼付方法，其中，

前述帶材至少一部分由預先含浸有樹脂之纖維束構成，較宜為該纖維束為藉由向充滿熔融的熱塑性樹脂之含浸模投入連續纖維，從狹縫模中拔出而成形者。

根據上述帶材貼付方法(3)，在使用上述帶材貼付裝置(1)之情況下，使用藉由將連續纖維投入充滿熱塑性樹脂之含浸模中並從狹縫模中拔出而成形的上述帶材，能夠製造高強度、高質量之成形品。

此外，根據上述帶材貼付方法(3)，在使用上述帶材貼付裝置(6)之情況下，使用藉由將連續纖維投入充滿熱塑性樹脂之含浸模中並從狹縫模中拔出而成形的前述帶材，能夠在大幅削減製造成本之同時，製造高強度、高質量之成形品。更具體地說，由於含浸有前述樹脂之纖維束中空隙較少，所以不需要在熔接時極度熔融前述樹脂，能夠在抑制使用電量的同時獲得力學特性高的成形品。

此外，根據上述帶材貼付方法(3)，在使用上述帶材貼付裝置(7)之情況下，使用藉由將連續纖維投入充滿熱塑性樹脂之含浸模中並從狹縫模向一個方向拔出而成形的前述帶材，即使來自前述加熱單元之熱風吹到前述帶材，也能確實地開始進行貼付工序，從而能夠製造高強度、高質量之成形品。

此外，在採用本發明涉及之帶材貼付方法(3)的情況下，較宜採用上述帶材貼付方法(1)或(2)或兩者。

此外，本發明涉及的帶材帶貼付方法(4)，於上述帶材貼付方法(2)或(3)中，較宜為將前述按壓單元之至少其表面溫度控制在前述樹脂的軟化點以下，同時將前述帶材貼付在前述被貼付面上。

根據上述帶材貼付方法(4)，能夠阻止前述帶材貼付在前述按壓單元，同時能夠將該帶材按壓到前述被貼付面一側，能夠使前述帶材的貼付作業順利進行。

此外，本發明涉及的帶材貼付方法(5)，在上述帶材貼付方法(1)~(4)中任一種方法中，

較宜為，前述被貼付麵包含熱塑性樹脂。

根據上述帶材貼付方法(5)，能夠提高帶材相對於前述被貼付面的貼付性能。

此外，本發明涉及之帶材貼付方法(6)，在上述帶材貼付方法(1)~(5)中任一種方法中，較宜為配合前述帶材的特性，調整前述帶材在前述被貼付面上的貼付角度。

根據上述帶材貼付方法(6)，在阻止貼付工序中發生前述帶材的彎曲事故、以及貼付工序中前述貼付頭與前述被貼付面之接觸事故的同時，進一步提高帶材相對於前述被貼付面的貼付性能，進一步提高成形品之完成度，比如強度。

此外，本發明涉及之複合成形品的製造方法(1)，較宜為，使用上述帶材貼付方法(1)~(6)中之任意一種，製造在前述被貼付面上貼付前述帶材而成形之成形品。

根據上述複合成形品的製造方法(1)，在使用上述帶材貼付裝置(1)的情況下，能夠製造提高了帶材相對於前述被貼付面的貼付特性之成形品，例如能夠提高強度，能夠製造出強度、外觀優異的成形品。

此外，根據上述複合成形品的製造方法(1)，在使用上述帶材貼付裝置(6)的情況下，能夠藉由前述可變機構自由調整從前述加熱單元到前述被貼付面的距離，能夠將前述加熱單元接近前述被貼付面，達到在控制前述加熱單元的合適範圍內的最短距離，同時製造成形品。

因此，能夠將使用電量控制到極限，能夠大幅度削減成形品的製造成本。

此外，由於能夠減小前述加熱單元的容量(輸出)，故能夠選擇小型且低價格的加熱單元，進而，能夠優化加熱區域，能夠實現只在必要地方加熱，也可以抑制對周邊(不貼付的地方)的熱的影響。

此外，能夠在保持控制前述加熱單元的最合適的距離的同時，將前述被貼付面加熱到最合適溫度而進行製造工序，所以能夠製造提高了帶材相對於前述被貼付面的貼付性能的成形品。

因此，在大幅削減製造成本的同時，還可以製造高強度．高質量之成形品。

此外，根據上述複合成形品的製造方法(1)，在使用上述帶材貼付裝置(7)之情況下，即使來自上述加熱單元之熱風吹到前述帶材上，也能夠可靠地開始進行貼付工序，容易製造提高了帶材相對於前述被貼付面之貼付性能的複合成形品，能夠製造出強度度、外觀優秀的複合成形品。

1,1A,1B:ATL裝置(帶材貼付裝置)

2:多關節機器人

2a:臂

3,3A,3B:ATL頭(貼付頭)

4:帶材輸送單元

5:製品

5a:被貼付面

6:工作臺

7:可變機構

7a:連結部

7b:滑動部

8:紅外線燈

9:供給器(帶材供給單元)

9A:可變機構(安裝單元)

9a:滑動器部

9aa:滑動槽

9B:帶材支承單元

9b:帶材支承部

9ba:支承杆

9B’:帶材支承單元

9bb:伸縮杆

10:按壓單元

10a:按壓滾輪

10b:滾輪支承部

10c:基部

10d:氣缸部

11a,11b:輸送帶

12a,12b:加熱器

13:載置臺

14:拾取手

14a:真空吸附卡盤

15,16:龍門軸

17:溫度感測器

18:熱風噴嘴

80:加熱單元

30:ATL頭(以往)

70:基材(以往)

A:帶材

B:貼付點

圖1係顯示本發明實施形態(1)涉及的ATL裝置整體概略構成的立體圖。

圖2係顯示實施形態(1)涉及的ATL裝置的ATL頭的構成的側視圖。

圖3係顯示圖2所示實施形態(1)涉及的ATL頭的其他狀態的側視圖。

圖4係顯示圖2所示實施形態(1)涉及的ATL頭的另一狀態的側視圖。

圖5係顯示圖1所示實施形態(1)涉及的ATL裝置的貼付處理動作中的一個狀態的立體圖。

圖6係顯示實施形態(2)涉及的ATL裝置的ATL頭的構成的側視圖。

圖7係顯示圖6所示實施形態(2)涉及的ATL頭的另一狀態的側視圖。

圖8係顯示實施形態(3)涉及的ATL裝置的ATL頭的構成的側視圖。

圖9係顯示ATL頭的另一實施形態的側視圖，圖9(a)顯示伸縮杆被收納的狀態，圖9(b)顯示伸縮杆伸展的狀態。

圖10係顯示以往ATL裝置中的ATL頭的構成實例的側視圖。

以下，根據附圖說明本發明實施形態涉及的帶材貼付裝置、帶材貼付方法以及複合成形品的製造方法。

圖1係顯示實施形態(1)涉及的ATL裝置1整體概略構成的立體圖。ATL裝置1包括多關節機器人2、安裝於多關節機器人2的臂2a前端部分的ATL頭3、向ATL頭3供給‧輸送預先切斷的帶材A的帶材輸送單元4、載置切斷的帶材A的載置臺13、製品5保持製品5的工作臺6等構成。

本實施形態中的製品5例如由熱塑性樹脂的注射成形品構成，在其表面貼付由包含相同熱塑性樹脂所含浸之碳纖維束構成的已經裁剪的(UD)帶材A，進行增強。製品5形狀及貼付帶材A的位置、貼付長度係藉由設計預先規定。

作為多關節機器人2，可以使用市售通用的工業用機器人。ATL頭3安裝在多關節機器人2的臂2a的前端部分。

在ATL頭3中，如圖2所示，紅外線燈8和熱風噴嘴18經由可變機構7安裝於按壓單元10一側，可變機構7包括連結部7a和滑動部7b而構成。紅外線燈8被連結部7a支承，熱風噴嘴18被滑動部7b支承，相對於按壓單元10的相對位置，例如在從圖2所示的位置起到圖3或圖4所示的位置止，在連結部7a、滑動部7b各自允許的範圍內可以自由調整。

在本實施形態中，由於可變機構7的作用，紅外線燈8以及熱風噴嘴18兩者相對於按壓單元10的相對位置可變，但在其他實施形態中，還可以為紅外線燈8以及熱風噴嘴18中至少一個以相對位置可變的方式構成。

紅外線燈8具有反射板、透鏡等光學系統(未圖示)，其構成為，藉由以圖2中B所示的貼付點之稍微上游側為目標，將紅外線聚光到該區域，而主要加熱該區域記憶體在的被貼付面5a。

在紅外線燈8的殼體，安裝有非接觸的溫度感測器17。

熱風噴嘴18的構成為內置加熱器(未圖示)，用於加熱從供給系統(未圖示)供給的氮氣，並從其前端噴出規定溫度、規定流量的加熱氣體而構成。從熱風噴嘴18的加熱氣體也被吹到比貼付點B稍微上游的區域，主要加熱被貼付面5a。

此外，作為供給的氣體，除了氮氣以外，還可以係二氧化碳或空氣。

供給器9藉由作為安裝單元的可變機構9A安裝於按壓單元10上，可變機構9A包括圓弧狀的滑動器部9a、形成於滑動器部9a的滑動槽9aa、與該滑動槽9aa卡合而滑動的卡合突起(未圖示)而構成。該卡合突起形成於供給器9的殼體部，該卡合突起在滑動槽9aa內滑動移動，從而使帶材A向被貼付面5a的貼付角度可變。

保持並輸送帶材A的供給器9例如如圖10所示內置有輸送帶11a、11b，帶材A被夾持在輸送帶11a、11b之間而被輸送。在輸送帶11a、11b內部配置有加熱器12a、12b，以能夠將輸送帶11a、11b預熱到規定溫度的方式構成。

藉由在預熱的輸送帶11a、11b之間輸送帶材A，還能夠在帶材A到達貼付點B之前，將帶材A預熱到規定溫度。

此外，該預熱並非必須，根據帶材A、製品5的構成材料、厚度等也有不需要的情況。

按壓單元10的構成為按壓滾輪10a藉由滾輪支承部10b安裝在基部10c上。按壓滾輪10a將帶材A按壓在被貼付面5a上，在滾輪支承部10b內配置有對按壓滾輪10a施加壓力的氣缸10d。

帶材輸送單元4(圖1)包括裝載有預先被裁剪為規定長度的帶材A的載置臺13、從載置臺13一個一個地拾取帶材A的拾取手14、使拾取手14在垂直方向以及水平方向上移動的龍門軸15、16而構成。

拾取手14具有複數個真空吸附卡盤14a，藉由該真空吸附卡盤14a一個一個地拾取裝載在載置臺13上的帶材A。

貼付有帶材A的製品5具有各種形狀(三維形狀)。因此，在ATL頭3中，為了保持按壓滾輪10a相對於帶材A的按壓狀態恆定，控制ATL頭3的姿勢(傾 斜)，使得按壓滾輪10a從與製品5的被貼付面5a的切線方向正交的方向(法線方向)按壓被貼付面5a。例如，ATL頭3相對於製品5的姿勢控制係基於製品5的三維設計數據來實施的。

接著，根據圖1~5說明藉由ATL裝置1貼付帶材A的動作。

此外，對於與說明貼付動作沒有直接關係的零件，為了便於看圖，省略了符號的標記。

首先，考慮帶材A的構成材料，設定帶材A向被貼付面5a上貼付的角度。

例如，在帶材A的構成樹脂成分為由PA係的尼龍6(軟化溫度180℃左右)構成的情況下，操作可變機構9A而將供給器9配置於接近圖2所示位置的範圍內。即，將帶材A向被貼付面5a的貼付角度設定為60度附近，例如55~65度。

此外，例如，在帶材A的構成樹脂成分為由PA係尼龍66(軟化溫度230℃左右)構成的情況下，操作可變機構9A而將供給器9配置於接近圖3所示位置的範圍內。即，將帶材A向被貼付面5a的貼付角度設定為45度附近，例如40~50度。

接著，考慮帶材A的構成材料，確定紅外線燈8以及熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置(圖2、3)，換言之，確定到貼付點B的距離關係，預先設定作為與該距離相對應的加熱單元80的加熱工序程式。

例如，在帶材A的構成樹脂成分為由PA係尼龍6(軟化溫度180℃左右)構成的情況下，操作可變機構7，在接近圖2所示位置的範圍內，確定紅外線燈8以及熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置，並預先設定加熱工序程式。

此外，例如，在帶材A的構成樹脂成分為由PA係尼龍66(軟化溫度230℃左右)構成的情況下，操作可變機構7，在接近圖3所示位置的範圍內，確定紅外線燈8以及熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置，並預先設定加熱工序程式。

接著，當起動ATL裝置1時，龍門軸15、16動作，拾取手14只拾取載置臺13上的一條帶材A(圖5)。此時，在帶材A的兩端(至少一端)從拾取手14的兩端向長度方向突出的狀態下，真空吸附卡盤14a吸附並拾取帶材A。

接著，拾取手14移動到交接位置。在交接位置，將拾取手14所保持的帶材A交給ATL頭3內的供給器9。交接位置只要在由龍門軸15、16所致的拾取手14的可動區域和由多關節機器人2所致的ATL頭3的可動區域的共通區域內即可，其位置沒有特別限制。

在交接位置，多關節機器人2進行動作，使得拾取手14所保持的帶材A之一端若干插入ATL頭3內的供給器9的上部插入口(未圖示)，供給器9進行行禮動作。

當帶材A的一端以規定長度插入到供給器9中時，真空吸附卡盤14a的吸附被解除，帶材A被交給ATL頭3。同時，供給器9動作，將帶材A輸送到規定的待機位置。

接著多關節機器人2動作，將ATL頭3移動到貼付開始位置。接著多關節機器人2動作，將按壓滾輪10a按壓到被貼付面5a上。

此時，與按壓滾輪10a和被貼付面5a接觸的時點相配合，供給器9動作，使得帶材A的前端正好夾在按壓滾輪10a與被貼付面5a之間而輸送帶材A。

紅外線燈8和熱風噴嘴18也與該時點同步，開始點亮及動作，開始對被貼付面5a加熱。

ATL頭3沿著帶材A的貼付路徑，在製品5的被貼付面5a上移動及進行搖頭動作的同時，將帶材A貼付到被貼付面5a上。在此期間，供給器9也動作，輸送、供給帶材A。

當帶材A貼到被貼付面5a的末端時，紅外線燈8熄滅，熱風噴嘴18的動作停止，藉由多關節機器人2的動作解除按壓滾輪10a對被貼付面5a的按壓，完成1條帶材A的貼付。

以下，重複相同動作，於被貼付面5a上貼付帶材A。

[實施例]

以下，對實施形態(1)的實施例、比較例進行說明。首先，說明實施例、比較例中採用的物性的測定方法。

(1)彎曲評價

從貼付有帶材A的製品5上，切下寬度10mm×長度150mm(纖維長度方向)×厚度3.0mm的長條狀試驗片，以跨距80mm、彎曲速度2mm/min之速度壓彎長條紙。用n=3測定，測定彎曲強度和彎曲彈性率。

(2)耐熱老化性試驗

將彎曲評價用的長條試驗片投入80℃氣氛下的熱風烤箱(Tababy公司制造)，經過500小時後取出，在23℃、50%RH中放置24小時，測定彎曲強度、彎曲彈性率。

(3)耐溫水性評價

將(1)中彎曲評價用的長條試驗片浸入50℃溫水中，經過500小時後取出，除去水分後，在23℃、50%RH中放置24小時，用(1)的方法測定彎曲強度、彎曲彈性率。

<帶材A的製造>

製造例1：纖維增強樹脂成形體(A-1)的製造

將東麗(株)製造的碳纖維“TORAYCA”(註冊商標)T700S(12K)向一個方向拉攏，投入用尼龍6樹脂填充的浸漬模後，藉由拔出成形，得到寬度50mm、厚度0.28mm、連續纖維含量60重量%的帶材(A-1)。

製造例2：纖維增強樹脂成形體(A-2)的製造

將東麗(株)製造的碳纖維“TORAYCA”(註冊商標)T700S(12K)向一個方向拉攏，投入用尼龍66樹脂填充的浸漬模後，藉由拔出成形，得到寬度50mm、厚度0.28mm、連續纖維含量60重量%之帶材(A-2)。

製造例3：纖維增強樹脂成形體(A-3)的製造

除了厚度變更為0.15mm之外，使用與製造例1相同方法，得到寬度50mm、連續纖維含量60重量%的帶材(A-3)。

<製品的製造>

使用GF強化尼龍6(東麗株式會社製造的CM 1011G-15)，藉由進行注射成形，製造圖1所示的製品5。

<實施例1>

採用上述製造例1涉及的纖維增強樹脂成形體(A-1)作為帶材A，將準備好的帶材A按照圖1所示狀態，排列在載置臺13上。

操作可變機構9A，將供給器9配置於接近圖2所示位置的範圍內，將帶材A向被貼付面5a的貼付角度設定為60度。

此外，使用可變機構7，進行設定使得紅外線燈8和熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置接近圖2所示的狀態。

之後，考慮從加熱單元80到貼付點B的距離，預先設定與該距離相應的作為加熱單元80的加熱工序程式。

之後，啟動ATL裝置1，在製品5的被貼付面5a上貼付帶材A。

從貼付有帶材A的成形品中剪切上述試驗片，實施上述各評價試驗。

同時，還求出加熱單元80的使用電量。

<實施例2>

採用上述製造例2的纖維增強樹脂成形體(A-2)作為帶材A，將準備好的帶材A按照圖1所示狀態，排列在載置臺13上。

操作可變機構9A，將供給器9配置於接近圖3所示位置的範圍內，將帶材A向被貼付面5a的貼付角度設定為45度。

此外，使用可變機構7，進行設定使得紅外線燈8和熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置接近圖3所示的狀態。

之後，考慮從加熱單元80到貼付點B的距離，預先設定與該距離相應的作為加熱單元80的加熱工序程式。

之後，啟動ATL裝置1，在製品5的被貼付面5a上貼付帶材A。

從貼付有帶材A的成形品中剪切上述試驗片，實施上述各評價試驗。

同時，還求出加熱單元80的使用電量。

<實施例3>

採用上述製造例2的纖維增強樹脂成形體(A-2)作為帶材A，將準備好的帶材A，按照圖1所示狀態，排列在載置臺13上。

操作可變機構9A，將供給器9配置於接近圖4所示位置範圍內，將帶材A向被貼付面5a的貼付角度設定為45度。

此外，使用可變機構7進行設定，使得紅外線燈8和熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置接近圖4所示狀態，即，使紅外線燈8位於帶材A的上方。

之後，考慮從加熱單元80到貼付點B的距離，預先設定與該距離相應的作為加熱單元80的加熱工序程式。

之後，啟動ATL裝置1，在製品5的被貼付面5a上貼付帶材A。

從貼付有帶材A的成形品中剪切上述試驗片，實施上述各評價試驗。

同時，還求出加熱單元80的使用電量。

<實施例4>

除了採用上述製造例1的纖維增強樹脂成形體(A-1)作為帶材A以外，使用與實施例2相同的方法製作貼付有帶材A的成形品，進行各評價試驗，並且求出加熱單元80的使用電量。

<實施例5>

除了採用上述製造例3的纖維增強樹脂成形體(A-3)作為帶材A之外，使用與實施例2相同方法製作貼付有帶材A的成形品，進行各評價試驗，並且求出加熱單元80的使用電量。

<實施例6>

除了採用上述製造例3的纖維增強樹脂成形體(A-3)作為帶材A以外，使用與實施例2相同的方法製作兩張帶材A層疊貼付的成形品，進行各評價試驗，並且求出加熱單元80的使用電量。

<比較例1>

採用上述製造例1的纖維增強樹脂成形體(A-1)作為帶材A，將準備好的帶材A按照圖1所示狀態，排列於載置臺13上。

將供給器9配置於接近圖10所示位置的範圍內，採用以往的ATL頭30，使得帶材A向被貼付面5a的貼付角度成為75度。

此外，採用以往的ATL頭30，使得紅外線燈8和熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置接近圖10所示狀態。

之後，考慮從加熱單元80到貼付點B的距離，預先設定與該距離相應的作為加熱單元80的加熱工序程式。

之後啟動ATL裝置，在製品5的被貼付面5a上貼付帶材A。

從貼付有帶材A的成形品中剪切上述試驗片，實施上述各評價試驗。

同時，還求出加熱單元80的使用電量。

<比較例2>

除了將實施例1中帶材A的貼付角度變更為5度以外，以同樣的方法進行了貼付測試。結果，裝置與製品5相干擾，貼付未完成。

<比較例3>

除了採用上述製造例3的纖維增強樹脂成形體(A-3)作為帶材A以外，使用與比較例1相同的方法製作貼付有帶材A的成形品，進行各評價試驗，並且求出加熱單元80的使用電量。

<比較例4>

除了採用上述製造例3纖維增強樹脂成形體(A-3)作為帶材A以外，使用與比較例1相同的方法製作兩張帶材A層疊貼付的成形品，進行各評價試驗，並且求出加熱單元80的使用電量。

〔試驗結果〕

實施例1

實施例2

實施例3

(4)消耗電量 與比較例1相比，削減約35%

實施例4

實施例5

實施例6

比較例1

但在比較例1中，由於貼付角度超過70度，所以以多次中1次的比例帶材A產生裂紋，無法順利貼付。

比較例3

比較例4

根據上述實施形態(1)，可以將帶材A向被貼付面5a的貼付角度設定為最合適角度來進行貼付工序，提高了帶材A相對於被貼付面5a的貼付性能，得到彎曲特性、耐熱老化性、耐溫水性優異的成形品。

另一方面，在比較例1~4中，帶材貼付性能不充分，彎曲特性、耐熱老化性、耐溫水性、消耗電量中的某一個不充分。

此外，藉由將貼付角度控制在70度以下，可以阻止貼付工序中帶材A發生彎曲事故，提高成形品的完成度。

此外，藉由貼付角度保持在10度以上，還能夠阻止ATL頭3與被貼付面5a的接觸事故的發生。

此外，藉由可變機構7可以自由調整從加熱單元80到被貼付面5a的距離，能夠使加熱單元80接近被貼付面5a，達到在控制加熱單元80的合適範圍內的最短距離。

因此，能夠將使用電量控制到極限，能夠大幅度降低成形品的製造成本。此外，在保持控制加熱單元80的最合適距離的同時，容易將被貼付面5a加熱到最合適溫度而進行貼付工序，容易提高帶材A相對於被貼付面5a的貼付性能，從而提高成形品的強度等。

此外，藉由最大限度地利用加熱氣體方式的製造．運行成本的削減效果的同時結合輻射能量方式的高控制效能，在抑制ATL裝置1的製造成本．帶材貼付工序的運行成本的同時，提高控制性，提升成形品的完成度。

進而，藉由將紅外線燈8配置於帶材A上方，不僅被貼付面5a，帶材A本身也容易適當地加熱，還能夠提高帶材A的貼付性能，實現成形品的強度，外觀的提升。

此外，在充滿聚醯胺樹脂的浸漬模中投入連續纖維，從狹縫模中拔出而成形帶材A，藉由利用帶材A能夠在大幅削減製造成本的同時，製造出強度、外觀優異的複合成形品。

接著，根據圖1、5-7說明實施形態(2)ATL裝置、帶材貼付方法以及複合成形品的製造方法。

但是，關於實施形態(2)所涉及的ATL裝置1A的構成，除了ATL頭3A以外與圖1、5所示的ATL裝置1相同，因此對ATL頭3A賦予不同的符號，對具有其他相同功能的構成零件賦予相同的符號，這裏省略對其說明。

在實施形態(1)的ATL裝置1中，ATL頭3的供給器9藉由作為安裝單元的可變機構9A安裝在按壓單元10上。在實施形態(2)的ATL裝置1A中，沒有裝備上述可變機構9A，ATL頭3A的供給器9例如藉由圖10所示的基材70安裝於按壓單元10上。

在ATL頭3A中，如圖6所示，紅外線燈8和熱風噴嘴18藉由可變機構7安裝於按壓單元10一側，可變機構7包括連結部7a和滑動部7b而構成。紅外線燈8被連結部7a支承，熱風噴嘴18被滑動部7b支承，相對於按壓單元10的相對位置例如可以在從圖6所示的位置到圖7所示的位置，在連結部7a、滑動部7b各自容許的範圍內自由調整。

在本實施形態(2)中，由於可變機構7的作用，紅外線燈8和熱風噴嘴18兩者相對於按壓單元10的相對位置可變，但在其他實施形態中，還可以係紅外線燈8和熱風噴嘴18中至少一個的相對位置可變。

雖然存在供給器9(圖1)，但是為了說明可變機構7整體，在圖6和圖7中省略，未圖示。

保持輸送帶材A的供給器9，例如如圖10所示內置有輸送帶11a、11b，帶材A被夾持在輸送帶11a、11b之間而被輸送。在輸送帶11a、11b的內部配置有加熱器12a、12b，構成為能夠將輸送帶11a、11b預熱到規定溫度。

藉由在預熱的輸送帶11a、11b之間輸送帶材A，能夠在帶材A到達貼付點B之前，將帶材A預熱到規定溫度。

此外，該預熱不是必須的，根據帶材A和製品5的構成材料、厚度等也有不需要預熱的情況。

貼付有帶材A的製品5具有各種形狀(三維形狀)。因此在ATL頭3A中，為了保持帶材A相對於按壓滾輪10a的按壓狀態恆定，控制ATL頭3A的姿勢(傾斜)，以使按壓滾輪10a從與製品5的被貼付面5a的切線方向正交的方向(法線方向)按壓被貼付面5a。例如，ATL頭3A相對於製品5的姿勢控制係基於製品5的三維設計數據來實施的。

接著，根據圖1、5~7說明藉由ATL裝置1A所進行之帶材A的貼付動作。此外，對於與貼付動作的說明沒有直接關係的零件，為了便於看圖，省略符號的標記。

首先，考慮帶材A的構成材料，確定紅外線燈8和熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置(圖6、7)，換言之，確定到貼付點B的距離關係，預先設定作為與該距離相對應的加熱單元80的加熱工序程式。

例如，在帶材A的構成樹脂成分係由PA係的尼龍6(軟化溫度180℃左右)構成的情況下，操作可變機構7，在接近圖6所示位置範圍，確定紅外線燈8和熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置，預先設定加熱工序程式。

此外，例如，在帶材A之構成樹脂成分由PA係的尼龍66(軟化溫度230℃左右)構成的情況下，操作可變機構7，在接近圖7所示位置的範圍，確定紅外線燈8和熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置，預先設定加熱工序程式。

接著，當起動ATL裝置1A時，龍門軸15、16動作，拾取手14只拾取載置臺13上的一條帶材A(圖5)。此時，在帶材A的兩端(至少一端)從拾取手14的兩端向長度方向突出的狀態下，真空吸附卡盤14a吸附並拾取帶材A。

接著，拾取手14移動到交接位置。在交接位置，將拾取手14所保持的帶材A交接給ATL頭3A內的供給器9。交接位置只要在由龍門軸15、16所致的拾取手14的可動區域和由多關節機器人2所致的ATL頭3A的可動區域的共通區域內即可，其位置沒有特別的限制。

在交接位置，多關節機器人2進行動作，使得拾取手14所保持的帶材A的一端若干插入ATL頭3A內的供給器9的上部插入口(未圖示)，供給器進行行禮動作。

當帶材A的一端以規定長度，插入到供給器9中時，真空吸附卡盤14a的吸附被解除，帶材A被交給ATL頭3A。同時，供給器9動作，將帶材A輸送到規定的待機位置。

接著多關節機器人2動作，將ATL頭3A移動到貼付開始位置。接著多關節機器人2動作，將按壓滾輪10a按壓到被貼付面5a上。

此時，與按壓滾輪10a和被貼付面5a接觸的時點相配合，供給器9動作，使得帶材A的前端正好夾在按壓滾輪10a與被貼付面5a之間而輸送帶材A。

紅外線燈8和熱風噴嘴18也與該時點同步，開始點亮及動作，開始對被貼付面5a的加熱。

ATL頭3A沿著帶材A的貼付路徑，在製品5的被貼付面5a上移動及進行搖頭動作的同時，將帶材A貼付到被貼付面5a上。在此期間，供給器9也動作，運送、供給帶材A。

當帶材A貼到被貼付面5a的末端時，紅外線燈8熄滅，熱風噴嘴18的動作停止，藉由多關節機器人2的動作解除按壓滾輪10a對被貼付面5a的按壓，完成1條帶材A的貼付。

以下，重複相同動作，在被貼付面5a上貼付帶材A。

[實施例]

以下，對實施形態(2)的實施例、比較例進行說明。本實施例、比較例中採用的物理性的測定方法、即(1)彎曲評價、(2)耐熱老化性試驗、(3)耐溫水性評價與上述實施形態(1)的實施例、比較例欄中說明的物理性的測定方法相同，因此在此省略對其說明。

此外，帶材A的製造例1：纖維增強樹脂成形體(A-1)的製造、製造例2：纖維增強樹脂成形體(A-2)的製造及製造例3：纖維增強樹脂成形體(A-3)的製造以及製品的製造也同樣，因此在此省略對其說明。

<實施例11>

採用上述製造例1的纖維增強樹脂成形體(A-1)作為帶材A，將準備好的帶材A按圖1所示的狀態，排列在載置臺13上。

使用可變機構7進行設定使得紅外線燈8和熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置接近圖6所示的狀態。

之後，考慮從加熱單元80到貼付點B的距離，預先設定與該距離相應的作為加熱單元80的加熱工序程式。

之後，啟動ATL裝置1A，在製品5的被貼付面5a上貼付帶材A。

從貼付有帶材A的成形品中剪切上述試驗片，實施上述各評價測試。

同時，還求出加熱單元80的使用電量。

<實施例12>

採用上述製造例2的纖維增強樹脂成形體(A-2)作為帶材A，將準備好的帶材A按照圖1所示狀態，排列在載置臺13上。

使用可變機構7，進行設定使得紅外線燈8和熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置接近圖7所示的狀態。

之後，考慮從加熱單元80到貼付點B的距離，預先設定與該距離相應的作為加熱單元80的加熱工序程式。

之後，啟動ATL裝置1A，在製品5的被貼付面5a上貼付帶材A。

從貼付有帶材A的成形品中剪切上述試驗片，實施上述各評價試驗。

同時，還求出加熱單元80的使用電量。

<實施例13>

採用上述製造例2的纖維增強樹脂成形體(A-2)作為帶材A，將準備好的帶材A按照圖1所示狀態，排列在載置臺13上。

使用滑動部7b和連結部7a，進行設定使得熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置接近圖7所示的狀態，並且，使紅外線燈8位於帶材A的上方(未圖示)。

之後，考慮從加熱單元80到貼付點B的距離，預先設定與該距離相應的作為加熱單元80的加熱工序程式。

之後，啟動ATL裝置1A，在製品5的被貼付面5a上貼付帶材A。

從貼付有帶材A的成形品中剪切上述試驗片，實施上述各評價試驗。

同時，還求出加熱單元80的使用電量。

<實施例14>

除了採用上述製造例1的纖維增強樹脂成形體(A-1)作為帶材A以外，使用與實施例13相同的方法製作貼付有帶材A的成形品，進行各評價試驗，並且求出加熱單元80的使用電量。

<實施例15>

除了採用上述製造例3的纖維增強樹脂成形體(A-3)作為帶材A以外，使用與實施例13相同的方法製作貼付有帶材A的成形品，進行各評價試驗，並且求出加熱單元80的使用電量。

<實施例16>

除了採用上述製造例3的纖維增強樹脂成形體(A-3)作為帶材A以外，使用與實施例13相同的方法製作層疊兩張帶材A並貼付的成形品，進行各評價試驗，並且求出加熱單元80的使用電量。

<比較例11>

採用上述製造例1的纖維增強樹脂成形體(A-1)作為帶材A，將準備好的帶材A按照圖1所示的狀態，排列在載置臺13上。

為了使紅外線燈8和熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置接近圖10所示的狀態，採用安裝有以往ATL頭30的ATL裝置。

之後，考慮從加熱單元80到貼付點B的距離，預先設定與該距離相應的作為加熱單元80的加熱工序程式。

之後，啟動ATL裝置，在製品5的被貼付面5a上貼付帶材A。

從貼付有帶材A的成形品中剪切上述試驗片，實施上述各評價試驗。

同時，還求出加熱單元80的使用電量。

<比較例12>

除了採用與上述製造例3的纖維增強樹脂成形體(A-3)作為帶材A以外，還使用與比較例11相同的方法製作貼付有帶材A的成形品，進行各評價試驗，並且求出加熱單元80的使用電量。

<比較例13>

除了採用上述製造例3的纖維增強樹脂成形體(A-3)作為帶材A以外，還使用與比較例11相同的方法製作層疊兩張帶材A並貼付的成形品，進行各評價試驗，並且求出加熱單元80的使用電量。

〔試驗結果〕

實施例11

實施例12

實施例13

實施例14

實施例15

實施例16

比較例11

比較例12

比較例13

根據上述實施形態(2)，藉由可變機構7可以自由調整從加熱單元80到被貼付面5a的距離，能夠使加熱單元80接近被貼付面5a，達到控制加熱單元80的合適範圍內的最短距離。

因此，能夠將使用電量抑制到極限，能夠大幅度削減成形品的製造成本。

此外，由於能夠減小加熱單元80的容量(輸出)，所以可以選擇小型且價格低的加熱單元，進而，可以優化加熱區域，能夠實現只在必要的地方加熱，也可以抑制對周邊(不貼付的地方)的熱的影響。

此外，能夠在保持控制加熱單元80的最合適的距離的同時，容易地將被貼付面5a加熱到最合適溫度而進行貼付工序，所以能夠提高帶材A相對於被貼付面5a的貼付性能，從而提高成形品的強度等。

此外，藉由最大限度地利用藉由加熱氣體方式的製造．運行成本的削減效果的同時結合藉由輻射能量方式的高控制性能，在抑制ATL裝置1A的製造成本．帶材貼付工序的運行成本的同時，提高控制性，提升成形品的完成度。

進而，藉由將紅外線燈8配置於帶材A的上方，不僅被貼付面5a，帶材A本身也容易適當地加熱，還能夠提高帶材A的貼付性能，實現成形品的強度、外觀完成度的提高。

此外，在充滿聚醯胺樹脂的浸漬模中投入連續纖維，從狹縫模向一個方向拔出而成形帶材A，藉由利用該帶材A，能夠在大幅削減製造成本的同時，製造出強度、外觀優異的複合成形品。

接著，根據圖1、5、8、9說明實施形態(3)的ATL裝置、帶材貼付方法以及複合成形品之製造方法。

實施形態(3)所涉及的ATL裝置1B除了在ATL頭3B的供給器9下部安裝有帶材支承單元9B的構成以外，與圖1、5所示的實施形態(1)所涉及的ATL裝置1相同，因此對具有其他相同功能的構成零件賦予相同符號，在這裏省略對其說明。

如圖8所示，供給器9藉由作為安裝單元的可變機構9A，安裝於按壓單元10上，可變機構9A包括圓弧狀的滑動器部9a、於滑動器部9a上形成的滑動槽9aa、與該滑動槽9aa卡合而滑動之卡合突起(未圖示)而構成。該卡合突起形成於供給器9的殼體部，該卡合突起在滑動槽9aa內滑動移動，從而使帶材A向被貼付面5a之貼付角度可變。

於供給器9下部安裝有帶材支承單元9B，帶材支承單元9B包括具備支承帶材A的滾輪的帶材支承部9b、安裝於供給器9下部、連結帶材支承部9b和供給器9下部的支承杆9ba構成。藉由該帶材支承單元9B，在帶材A向被貼付面5a貼付的工序的開始階段，能夠支承從供給器9向被貼付面5a輸送的帶材A的前端側，從而能夠可靠地將帶材A引導到被貼付面5a。

此外，圖9(a)、圖9(b)示出了其他實施形態的帶材支承單元9B’，圖9(a)示出了伸縮杆9bb收納的狀態，圖9(b)示出了伸縮杆9bb伸展的狀態。

圖9(a)、圖9(b)所示的帶材支承單元9B’中，帶材支承部9b以可以從供給器9一側向被貼付面5a一側移動的方式構成，從而能夠自帶材A從供給器9出來的地方引導帶材A，更可靠地將帶材A從供給器9出口向被貼付面5a引導。因此，圖8所示的帶材支承單元9B中的上述效果可以更加可靠。

保持輸送帶材A的供給器9例如如圖10所示內置有輸送帶11a、11b，帶材A被夾持在輸送帶11a、11b之間而被輸送。在輸送帶11a、11b的內部配置有加熱器12a、12b，構成為能夠將輸送帶11a、11b預熱到規定溫度。

藉由在預熱的輸送帶11a、11b之間輸送帶材A，能夠在帶材A到達貼付點B之前，將帶材A預熱到規定溫度。

此外，該預熱不是必須的，根據帶材A、製品5的構成材料、厚度等也有不需要預熱的情況。

貼付有帶材A的製品5具有各種形狀(三維形狀)。因此，在ATL頭3B中，為了保持按壓滾輪10a相對於帶材A的按壓狀態恆定，控制ATL頭3B的姿勢(傾斜)，使得按壓滾輪10a從與製品5的被貼付面5a的切線方向正交的方向(法線 方向)按壓被貼付面5a。例如，ATL頭3B相對於製品5的姿勢控制係基於製品5的三維設計數據來實施的。

接著，根據圖1、5、8、9說明由ATL裝置1B所進行的帶材A的貼付動作。此外，對於與貼付動作的說明沒有直接關係的零件，為了便於看圖，省略了符號的標記。

首先，考慮帶材A的構成材料，設定帶材A向被貼付面5a貼付的角度。

例如，在帶材A的構成樹脂成分為由PA係的尼龍6(軟化溫度180℃左右)構成的情況下，操作可變機構9A而將供給器9配置於接近圖8所示位置的範圍。即，將帶材A向被貼付面5a的貼付角度設定為接近60度，例如55~65度。

此外，例如，在帶材A的構成樹脂成分由PA係的尼龍66(軟化溫度230℃左右)構成的情況下，操作可變機構9A將供給器9配置於比圖8所示位置低的範圍，例如，帶材A向被貼付面5a的貼付角度設定為接近45度，例如40~50度。

接著，考慮帶材A的構成材料，確定紅外線燈8以及熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置、換言之，即確定到貼付點B的距離關係，預先設定作為與該距離相對應的加熱單元80的加熱工序程式。

例如，在帶材A的構成樹脂成分為由PA係的尼龍6(軟化溫度180℃左右)構成的情況下，操作可變機構7，在接近圖8所示位置的範圍內，確定紅外線燈8和熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置，並預先設定加熱工序程式。

此外，例如，在帶材A的構成樹脂成分由PA係的尼龍66(軟化溫度230℃左右)構成的情況下，操作可變機構7，在比圖8所示位置還近的範圍內，確 定紅外線燈8和熱風噴嘴18相對於按壓單元10的相對位置，並預先設定加熱工序程式。

接著，當起動ATL裝置1B時，龍門軸15、16動作，拾取手14只拾取載置臺13上的一條帶材A(圖5)。此時，在帶材A的兩端(至少一端)從拾取手14的兩端向長度方向突出的狀態下，真空吸附卡盤14a吸附並拾取帶材A。

接著，拾取手14移動到交接位置。在交接位置，將拾取手14所保持的帶材A交接給ATL頭3B內的供給器9。交接位置只要在由龍門軸15、16所致的拾取手14的可動區域和由多關節機器人2所致的ATL頭3B的可動區域的共通區域內，其位置沒有特別的限制。

在交接位置，多關節機器人2進行動作，使得拾取手14所保持的帶材A的一端若干插入ATL頭3B內的供給器9的上部插入口(未圖示)，供給器9進行行禮動作。

當帶材A的一端以規定長度插入到供給器9中時，真空吸附卡盤14a的吸附被解除，帶材A被交接到ATL頭3B。同時，供給器9動作，將帶材A輸送到規定的待機位置。

接著使多關節機器人2動作，將ATL頭3B移動到貼付開始位置。接著使多關節機器人2動作，將按壓滾輪10a壓到被貼付面5a上。

此時，按壓滾輪10a與被貼付面5a接觸的時點相配合，供給器9動作，使得帶材A的前端正好夾在按壓滾輪10a與被貼付面5a之間，藉由帶材支承部9b輸送帶材A。

紅外線燈8和熱風噴嘴18也與該時點同步，開始點亮及動作，開始對被貼付面5a的加熱。

ATL頭3B沿著帶材A的貼付路徑，在製品5的被貼付面5a上移動及進行搖頭動作的同時，將帶材A貼付到被貼付面5a上。在此期間，供給器9也在動作，輸送、供給帶材A。

當帶材A貼到被貼付面5a的末端時，紅外線燈8熄滅，熱風噴嘴18的動作停止，藉由多關節機器人2的動作解除按壓滾輪10a對被貼付面5a的按壓，完成1條帶材A的貼付。

以下，重複相同的動作，在被貼付面5a上貼付帶材A。

根據上述實施形態(3)，在帶材A向被貼付面5a貼付的貼付工序的開始階段，藉由帶材支承單元9B，能夠支承從供給器9向被貼付面5a輸送的帶材A的前端側，從而能夠確實地將帶材A引導到被貼付面5a。

此外，在圖9(a)、圖9(b)所示的另一實施形態的帶材支承單元9B’的情況下，由於帶材支承部9b以能夠從供給器9一側向被貼付面5a一側移動的方式構成，所以能夠在帶材A從供給器9出來的地方引導帶材A，可以更確實地地將帶材A從供給器9出口引導到被貼付面5a。

此外，在帶材支承單元9B’的情況下，一旦帶材A的貼付動作開始，則可以使帶材支承部9b返回到伸縮杆9bb被收納的狀態(圖9(a)所示狀態)。

此外，根據上述實施形態(3)，能夠將帶材A向被貼付面5a的貼付角度設定為最合適角度來進行貼付工序，能夠提高帶材相對於被貼付面5a的貼付性能，提升成形品強度。

此外，藉由將貼付角度控制在70度以下，能夠提高成形品的完成度。

此外，藉由使貼付角度保持在10度以上，能夠阻止ATL頭3B與被貼付面5a的接觸事故的發生。

此外，藉由可變機構7可以自由調整從加熱單元80到被貼付面5a的距離，能夠使加熱單元80接近被貼付面5a，達到控制加熱單元80的合適範圍內的最短距離。

因此，能夠將使用電量控制到極限，能夠大幅度削減成形品的製造成本。另外，在保持控制加熱單元80的最合適的距離的同時，容易將被貼付面5a加熱到最合適溫度來進行貼付工序，也容易提高帶材相對於被貼付面5a的貼付性能，提高成形品的強度、外觀等。

此外，藉由最大限度地利用由加熱氣體方式所造成的製造、運行成本的削減效果的同時，結合由輻射能量方式所造成的高控制性能，能夠抑制ATL裝置1B的製造成本、貼付帶材工序運行成本的同時，提高控制性，提升成形品的完成度。

進而，藉由將紅外線燈8配置於帶材A上方，不僅被貼付面5a，帶材A本身也容易適當地加熱，能夠提高帶材貼付性能，實現成形品的強度的提升。

此外，在充滿聚醯胺樹脂的浸漬模中投入連續纖維，從狹縫模中拔出而成形帶材A，藉由利用帶材A可以在大幅削減製造成本的同時，製造強度、外觀優異的複合成形品。

此外，於上述實施形態(1)~(3)中，在帶材輸送單元4中採用了龍門結構體，但於其他實施形態中，也可以採用多關節機器人代替龍門結構體。

此外，於上述實施形態(1)~(3)中，採用多關節機器人2作為ATL頭3、3A、3B的驅動裝置，但於其他實施形態中，還可以代替多關節機器人而採用龍門結構體。

於採用了龍門結構體的情況下，能夠穩定地進行ATL頭3、3A、3B向XYZ軸方向的運動控制。另外，還可以得到能提高ATL頭3、3A、3B的剛性，能夠提高ATL頭3、3A、3B的按壓壓力，進而使ATL裝置1、1A、1B的腳印(換言之，包括裝置整體的動作範圍的佔有體積)變小這樣的優點。

此外，在上述實施形態(1)~(3)中，作為加熱單元80之一採用紅外線燈8，但在其他實施形態中，也可以採用雷射光源作為輻射能量方式的加熱源。雷射光源具有高功率和高能量密度，輸出控制也容易的優點。但是，包括振盪管、光纖(導光管)、光學系統、電源、控制裝置等在內，價格稍高。

3:ALT頭(貼付頭)

5:製品

5a:被貼付面

7:可變機構

7a:連結部

7b:滑動部

8:紅外線燈

9:供給器(帶材供給單元)

9A:可變機構(安裝單元)

9a:滑動器部

9aa:滑動槽

10:按壓單元

10a:按壓滾輪

10b:滾輪支承部

10c:基部

10d:氣缸部

17:溫度感測器

18:熱風噴嘴

80:加熱單元

A:帶材

B:貼付點

Claims (22)

1. 一種帶材貼付裝置，係具備一邊按壓帶材一邊在被貼付面上進行貼付的貼付頭，

   前述貼付頭具備：

   帶材供給單元，係將前述帶材供給到前述被貼付面；

   按壓單元，係將前述帶材按壓在前述被貼付面；以及

   加熱單元，係加熱前述帶材和/或前述被貼付面；

   以使得前述帶材向前述被貼付面之貼付角度在10度以上70度以下的方式，藉由安裝單元將前述帶材供給單元安裝到前述按壓單元上。
2. 如請求項1所述之帶材貼付裝置，其中，以前述帶材向前述被貼付面之貼付角度在20度以上50度以下的方式，將前述帶材供給單元安裝到前述按壓單元上。
3. 如請求項1或2所述之帶材貼付裝置，其中，前述安裝單元具備：可變機構，係使前述帶材向前述被貼付面的貼付角度可變。
4. 如請求項3所述之帶材貼付裝置，其中，前述可變機構包括滑動機構而構成。
5. 如請求項1至4中任一項所述之帶材貼付裝置，其中，前述帶材貼付裝置具備：可變機構，係使前述加熱單元相對於前述按壓單元的配置可變。
6. 一種帶材貼付裝置，係具備一邊按壓帶材一邊在被貼付面上進行貼付的貼付頭，前述貼付頭具備：

   帶材供給單元，係將前述帶材供給到前述被貼付面；

   按壓單元，係將前述帶材按壓在前述被貼付面上；

   加熱單元，係加熱前述帶材和/或前述被貼付面；以及

   可變機構，係使前述加熱單元相對於前述按壓單元的配置可變。
7. 一種帶材貼付裝置，係具備一邊按壓帶材一邊在被貼付面上進行貼付的貼付頭，前述貼付頭具備：

   按壓單元，係將前述帶材按壓在前述被貼付面；

   加熱單元，係加熱前述帶材和/或前述被貼付面；

   帶材供給單元，係將前述帶材供給到前述被貼付面；以及

   帶材支承單元，係支承被從前述帶材供給單元向前述被貼付面輸送的前述帶材的前端一側。
8. 如請求項7所述之帶材貼付裝置，其中，前述帶材支承單元的帶材支承部係以能夠從前述帶材供給單元一側向前述被貼付面一側移動之方式構成。
9. 如請求項7或8所述之帶材貼付裝置，其中，前述貼付頭具備：可變機構，係使前述加熱單元相對於前述按壓單元的配置可變。
10. 如請求項7至9中任一項所述之帶材貼付裝置，其中，以使得前述帶材向前述被貼付面之貼付角度在10度以上70度以下的方式，藉由安裝單元將前述帶材供給單元安裝到前述按壓單元。
11. 如請求項6或9所述之帶材貼付裝置，其中，前述可變機構包括滑動部和/或連結部而構成。
12. 如請求項1至11中任一項所述之帶材貼付裝置，其中，前述加熱單元具備至少一個採用加熱氣體方式的加熱部。
13. 如請求項1至11中任一項所述之帶材貼付裝置，其中，前述加熱單元具備不同方式的複數個加熱部而構成。
14. 如請求項13所述之帶材貼付裝置，其中，前述複數個加熱部中，至少一個採用輻射能量方式，其他至少一個採用加熱氣體方式。
15. 如請求項13或14所述之帶材貼付裝置，其中，前述複數個加熱部中至少一個配置於前述帶材的上方，其他至少一個配置於前述帶材的下方。
16. 一種帶材貼付方法，係使用請求項1至15中任一項所述之帶材貼付裝置，於前述被貼付面上貼付前述帶材，其中，前述帶材的厚度在0.16mm以上1mm以下的範圍。
17. 一種帶材貼付方法，係使用請求項1至15中任一項所述之帶材貼付裝置，於前述被貼付面上貼付前述帶材，其中，前述帶材至少一部分由預先含浸有樹脂的纖維束構成，前述樹脂由熱塑性樹脂構成。
18. 一種帶材貼付方法，係使用請求項1至15中任一項所述之帶材貼付裝置，於前述被貼付面上貼付前述帶材，其中，前述帶材至少一部分由預先含浸有樹脂的纖維束構成，該纖維束係藉由向充滿熔融的熱塑性樹脂的含浸模投入連續纖維，從狹縫模中拔出而成形者。
19. 如請求項17或18所述之帶材貼付方法，其中，將前述按壓單元的至少其表面溫度抑制在前述樹脂軟化點以下的同時將前述帶材貼付在前述被貼付面上。
20. 如請求項16至19中任一項所述之帶材貼付方法，其中，前述被貼付面係包含熱塑樹脂者。
21. 如請求項16至20中任一項所述之帶材貼付方法，其中，根據前述帶材的特性調整前述帶材向前述被貼付面的貼付角度。
22. 一種複合成形品的製造方法，係使用請求項16至21中任一項所述之帶材貼付方法，製造在前述被貼付面上貼付前述帶材而成形的成形品。

Images