TWI586510B - 預浸片材積層裝置 - Google Patents

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Description

預浸片材積層裝置
本發明係關於一種預浸片材積層裝置。
本申請案係依據2014年4月2日於日本提出申請之日本特願2014-76058號主張優先權，並在此援用該內容。
以往，使用碳纖維或玻璃纖維作為強化纖維之CFRP或GFRP，由於輕量且具有高耐久性，所以被使用作為構成汽車或飛機等之各種構件。使該CFRP或GFRP成形之方法，為人所知者，首先積層複數片由強化纖維與樹脂所構成且厚度約為數十至數百之預浸片材而製造出預浸片材積層體，接著重疊複數片外形逐漸呈些許不同之預浸片材積層體而形成為所希望之3維形狀之方法。
預浸片材積層體係積層複數片預浸片材而製造。預浸片材雖然在其纖維方向(纖維的長度方向)、亦即配向方向，拉伸強度和韌性極高，但在與纖維方向(配向方向)正交之方向，拉伸強度和韌性低，所以該機械特性具有異向性。因此，於預浸片材積層體中，為了緩和預浸片材的異向性，係使纖維方向成為不同來積層預浸片材。
當積層纖維方向不同之預浸片材時，可考量 以下方法：從將纖維方向整合於長度方向之預浸胚材、亦即纖維角度為0°之胚材中，製造出任意纖維方向的預浸胚材，並將於該寬度方向切斷纖維角度為0°之預浸胚材而成之矩形狀的預浸片材、以及於該寬度方向切斷任意纖維方向的預浸胚材而成之矩形狀的預浸片材予以積層。
此時，就製造任意纖維方向的預浸胚材之手法而言，為人所知者有例如依據專利文獻1所記載之製造裝置所進行的方法。該專利文獻1所記載之預浸材的製造裝置之構成係具備：安裝預浸胚材之捲出裝置；從安裝於該捲出裝置之預浸胚材中，每次以既定長度拉出預浸材之第1送料裝置；以相對於該纖維方向呈既定之角度來切斷藉由第1送料裝置所拉出之預浸材之切斷裝置；以使該纖維方向成為與藉由第1送料裝置所拉出之預浸材的纖維方向不同之既定方向之方式旋轉藉由切斷裝置所切出之預浸片之旋轉裝置；使藉由旋轉裝置所旋轉之預浸片之沿著纖維方向的端部依序對接而排列之再排列裝置；將接著膠帶貼附於藉由再排列裝置所彼此對接之預浸片的對接部之貼附裝置；將藉由貼附裝置所彼此接著之預浸片，每次以既定長度送出之第2送料裝置；以及捲取從第2送料裝置所送出之預浸材之捲取裝置。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：日本國特許第2876244號公報
然而，專利文獻1所記載之預浸材的製造裝置中，雖然可製造任意纖維方向的預浸胚材，但無法直接製造積層有纖維方向不同之預浸片材之預浸片材積層體，因此無法容易地製造預浸片材積層體。
本發明係鑑於前述情形而創作者，其目的在於提供一種能夠容易地製造出積層有纖維方向不同之預浸片材之預浸片材積層體之預浸片材積層裝置。
本發明之第1型態之預浸片材積層裝置係製造預浸片材積層體，該預浸片材積層體係積層有複數片具有配向於單一方向的纖維之預浸片材，並且以使至少一層的預浸片材之纖維方向與其他層的預浸片材不同之方式積層而成者，該預浸片材積層裝置係具備：主運送路徑，使纖維方向配向於基準方向之預浸胚材行進；預浸裁切片材形成部，將纖維方向配向於基準方向之預浸胚材，以預先設定的角度朝其寬度方向切斷而形成預浸裁切片材；移載手，將於預浸裁切片材形成部所形成之預浸裁切片材移送至在主運送路徑上行進之預浸胚材上，並且以使其纖維方向成為預先設定的方向之方式予以載置於預浸胚材上；以及熔接部，使預浸胚材與載置於此預浸胚材之預浸裁切片材熔接。
此外，本發明之第2型態係於第1型態之預 浸片材積層裝置中，具備：將藉由熔接部所熔接之預浸胚材與預浸裁切片材之積層體予以切斷，而得到預浸片材積層體之切斷部。
此外，本發明之第3型態係於第1或第2型態之預浸片材積層裝置中，具備：將其他預浸胚材送出至在主運送路徑上行進之預浸胚材上，使該其他預浸胚材亦在主運送路徑上行進之送出部。
此外，本發明之第4型態係於第1至第3型態之預浸片材積層裝置中，具備複數個預浸裁切片材形成部，並且分別對應於此等預浸裁切片材形成部而具備複數個移載手。
此外，本發明之第5型態係於第4型態之預浸片材積層裝置中，複數個移載手係構成為：使一個移載手將預浸裁切片材載置於預浸胚材上時之預浸裁切片材的纖維方向，與另一個移載手將預浸裁切片材載置於預浸胚材上時之預浸裁切片材的纖維方向彼此不同。
本發明之預浸片材積層裝置係具備：將於預浸裁切片材形成部所形成之預浸裁切片材移送至在主運送路徑上行進之預浸胚材上，並且以使該纖維方向成為預先設定的方向之方式載置於預浸胚材上之移載手。因此，可藉由預浸胚材與載置於此預浸胚材之預浸裁切片材，得到積層有纖維方向不同之預浸片材之預浸片材積層體。因此能夠容易地製造出預浸片材積層體。
1‧‧‧預浸片材積層裝置
2、6a、15a‧‧‧捲出裝置
3‧‧‧主運送路徑
4、6b、15b‧‧‧傳送裝置
4a、6c、15c‧‧‧輥
4b、6d、15d‧‧‧驅動源
5‧‧‧第1預浸裁切片材形成部
6、15‧‧‧送出裝置
7、16‧‧‧副運送路徑
8、17‧‧‧切斷裝置
8a‧‧‧裁切器
8b‧‧‧保持棒
8c‧‧‧支撐部
9、18‧‧‧移載手
9a、18a‧‧‧保持部
9b、18b‧‧‧旋轉部
10、19‧‧‧間隙檢測部
12‧‧‧送出裝置(送出部)
13、21‧‧‧熔接機(熔接部)
14‧‧‧第2預浸裁切片材形成部
22‧‧‧切斷部
F‧‧‧強化纖維
L1、L3‧‧‧邊
L2‧‧‧切斷邊
P1、P3‧‧‧預浸胚材
P2‧‧‧第1預浸裁切片材
P4‧‧‧第2預浸裁切片材
P5‧‧‧預浸片材積層物
P6‧‧‧預浸片材積層體
第1圖係示意顯示本發明之預浸片材積層裝置的一實施形態之俯視圖。
第2圖係示意顯示本發明之預浸片材積層裝置的一實施形態之側視圖。
第3圖係用以說明藉由預浸片材積層裝置所形成之預浸片材積層物之示意圖。
第4圖係顯示切斷裝置的概略構成之立體圖。
以下係參考圖式來詳細說明本發明之預浸片材積層裝置。以下的圖式中，為了將各構件形成為可辨識的大小，係適當地變更各構件的比例尺。
第1圖係示意顯示本發明之預浸片材積層裝置的一實施形態之俯視圖。第2圖係示意顯示本發明之預浸片材積層裝置的一實施形態之側視圖。此等圖中，符號1為預浸片材積層裝置。
此預浸片材積層裝置1係具備：捲出捲筒狀的預浸胚材(預浸片材)P1之捲出裝置2；使從該捲出裝置2捲出之預浸胚材P1行進之主運送路徑3；及拉入在主運送路徑3上行進而來之預浸片材積層物P5並往更下游測傳送之傳送裝置4。
預浸胚材P1係使熱塑性樹脂或熱硬化性樹脂含浸於碳纖維或玻璃纖維等強化纖維(纖維)並形成為50至300μ m左右的厚度，並且以使強化纖維(纖維)的方向整合於一定方向之方式配向形成。
第3圖係用以說明藉由預浸片材積層裝置1所形成之預浸片材積層物P之示意圖。如第3圖所示，本實施形態中，預浸胚材P1係以該強化纖維F的方向(長度方向)大致與基準方向，亦即預浸胚材P1的長度方向一致之方式配向形成。因此，預浸胚材P1係成為強化纖維F的配向為0°之預浸胚材。
第1圖、第2圖所示之捲出裝置2係具有輥，並且將捲繞成捲筒狀之預浸胚材P1往其長度方向捲出並送出至主運送路徑3上而構成。此時，預浸胚材P1係由後述傳送裝置4所拉引，而被送出至主運送路徑3上。
如第1圖所示，主運送路徑3為具有比預浸胚材P1的寬度更寬之寬度之直線狀(直板狀)構件，且以使預浸胚材P1在其上表面上行進之方式形成。該主運送路徑3的上表面，係以可使預浸胚材P1順暢地行進之方式，形成為摩擦阻力少之平滑面。
於主運送路徑3的下游側，如第1圖、第2圖所示，配置有傳送裝置4，該傳送裝置4具有：配置於上下方之一對輥4a、輥4a，以及連接於一對輥4a、輥4a中之一方輥4a並使輥4a旋轉之馬達等驅動源4b。傳送裝置4係如前述般，將在主運送路徑3上行進而來之預浸片材積層物P5夾持於一對輥4a、輥4a之間，並藉由驅動源4b使輥4a旋轉而拉入預浸片材積層物P5，並傳送至下游 側而構成。藉此，如前述般，捲出裝置2係構成為無須藉由該本身的驅動將預浸胚材P1送出，而是將藉由傳送裝置4的驅動所拉出之預浸片材積層物P5，捲出至主運送路徑3。
在此，被拉入於傳送裝置4之預浸片材積層物P5係於本實施形態中，如第3圖所示，於預浸胚材P1上依序積層第1預浸裁切片材P2、預浸胚材P3、第2預浸裁切片材P4而構成。第3圖中，係顯示胚材或片材從圖中的左側朝向右側於主運送路徑3上流動之情形，此外，顯示胚材或片材從左側朝向右側依序積層之狀態。
如第1圖所示，於主運送路徑3的上游側，配設有第1預浸裁切片材形成部5。第1預浸裁切片材形成部5之構成係具備：送出捲筒狀的預浸胚材P1之送出裝置6；使從該送出裝置6所送出之預浸胚材P1行進之副運送路徑7；以及將在副運送路徑7上行進而來之預浸胚材P1，以預先設定的角度朝該寬度方向切斷之切斷裝置8。從送出裝置6所送出之預浸胚材P1為與藉由前述捲出裝置2捲出至主運送路徑3上之預浸胚材P1相同之胚材。亦即為強化纖維F的配向為0°之預浸胚材。
送出裝置6係包含：將捲筒狀的預浸胚材P1予以捲出之捲出裝置6a；以及將藉由捲出裝置6a所捲出之捲筒狀的預浸胚材P1傳送至副運送路徑7上之傳送裝置6b。捲出裝置6a係構成為：與前述捲出裝置2同樣地形成，將被捲取為捲筒狀之預浸胚材P1朝該長度方向捲出並送 出至副運送路徑7上。
傳送裝置6b係與前述傳送裝置4同樣地形成，並具有：配置於上下方之一對輥6c、輥6c，以及連接於一對輥6c、輥6c中之一方輥6c並使輥6c旋轉之馬達等驅動源6d。該傳送裝置6b係構成為：將從捲出裝置6a所捲出之預浸胚材P1夾持於一對輥6c、輥6c之間，並藉由驅動源6d使輥6c旋轉而拉入預浸胚材P1，並傳送至副運送路徑7的下游側。
副運送路徑7係配置在主運送路徑3之一方的側方，並以與主運送路徑3正交之方式延伸而配設。該副運送路徑7亦與前述主運送路徑3相同，為具有比預浸胚材P1的寬度更寬之寬度之直線狀(直板狀)構件，且以使預浸胚材P1在該上表面上行進之方式形成。該副運送路徑7的上表面，亦以可使預浸胚材P1順暢地行進之方式，形成為摩擦阻力少之平滑面。
切斷裝置8係將在副運送路徑7上行進而來之預浸胚材P1，以預先設定的角度朝其寬度方向切斷。本實施形態之切斷裝置的概略構成係如第4圖所示。切斷裝置8係構成為具備：裁切器8a；以可移動之方式保持裁切器8a之保持棒8b；以及支撐保持棒8b的兩端部之一對支撐部8c、支撐部8c。裁切器8a係構成為藉由馬達等之驅動手段朝保持棒8b的長度方向來回移動，藉此，尤其可在去程上移動而切斷預浸胚材P1，並在回程上移動而返回初期位置，以進行新的切斷而待機。
保持棒8b係形成為比預浸胚材P1之寬度充分地長之長度之細長方柱狀的構件，並橫跨預浸胚材P1的寬度方向而配置在預浸胚材P1的上方。藉此，保持棒8b係在其長度方向導引裁切器8a。
一對支撐部8c、支撐部8c，係以使相對於該預浸胚材P1之角度成為預先設定的角度之方式，以可移動於保持棒8b的兩端部之方式支撐保持棒8b。在本實施形態中，係以相對於預浸胚材P1的纖維方向(配向方向)、亦即預浸胚材P1的長度方向使保持棒8b交叉為45°(-45°)之方式支撐保持棒8b。因此，藉由沿著該保持棒8b的長度方向來移動，裁切器8a係能夠以45°的角度朝該寬度方向切斷預浸胚材P1。
在此，-45°的符號「-」係如第3圖所示，顯示強化纖維F的長度方向(配向方向)往順時針方向移位之情形。因此，往逆時針方向移位時，以「+」的符號顯示。
此外，如第4圖所示，一對支撐部8c、支撐部8c係以可將保持棒8b相對於預浸胚材P1之角度變更為任意角度之方式構成。亦即，保持棒8b係構成為相對於直接支撐保持棒8b之支撐棒8d，使其兩端部分別往與支撐棒8d的長度方向相反之方向移動。藉此，使相對於預浸胚材P1的長度方向(強化纖維F的長度方向)之角度成為可變。因此，在該切斷裝置8中，例如亦可藉由「+30°」或「+60°」來切斷，以取代藉由「+45°」進行預浸胚材P1的切斷角度者。再者，亦可藉由「-45°」來切斷。
該切斷裝置8係藉由未圖示之控制裝置，以使裁切器8a的驅動與送出裝置6之傳送裝置6b的動作連動之方式控制。亦即，在由傳送裝置6b所進行之預浸胚材P1的傳送動作暫時停止之期間，驅動裁切器8a並以預先設定的角度切斷預浸胚材P1，而形成第3圖所示之平行四邊形的第1預浸裁切片材P2。在此，於第4圖所示之副運送路徑7中，在比保持棒8b更下游側，於保持有藉由切斷所形成之第1預浸裁切片材P2之位置上，為了防止因該第1預浸裁切片材P2的浮起所產生之位置偏離，係設置由吸引孔等所構成之防浮起手段。
此外，當停止裁切器8a的驅動時，藉由後述之移載手9來拾取第1預浸裁切片材P2。然後再次藉由傳送裝置6b來送出預浸胚材P1。此時，於第3圖中以邊L1來顯示由裁切器8a切斷之間隔時，係以使該邊L1的長度成為預浸胚材P1之寬度的√2倍長度之方式，控制傳送裝置6b及裁切器8a的驅動。
如第1圖、第2圖所示，於切斷裝置8的下游側、亦即副運送路徑7的主運送路徑3側，設置有：將在第1預浸裁切片材形成部5中所形成之預浸片材、亦即藉由切斷裝置8所切斷之第3圖所示之第1預浸裁切片材P2，移送至在主運送路徑3上行進之預浸胚材P1上之移載手9。
如第2圖所示，移載手9係構成為具備：將第1預浸裁切片材P2予以吸引保持之保持部9a；以及於 水平面上使該保持部9a旋轉，而使第1預浸裁切片材P2之強化纖維F的纖維方向(配向方向)成為預先設定的方向之旋轉部9b。保持部9a係構成為可藉由減壓吸引來裝卸地保持第1預浸裁切片材P2。旋轉部9b是構成為由機械手臂所形成，並且具有複數個旋轉軸而使保持部9a於水平面上的XY方向移動，並且繞著垂直軸旋轉，且使保持部9a升降。
具有此構成之移載手9係藉由保持部9a來保持由切斷裝置8所切出之平行四邊形的第1預浸裁切片材P2，並藉由旋轉部9b使被保持之第1預浸裁切片材P2移動至主運送路徑3上，然後從保持部9a裝卸，以將第1預浸裁切片材P2載置於預浸胚材P1上。此時，旋轉部9b係如第3圖所示，以使第1預浸裁切片材P2之強化纖維F的纖維方向(配向方向)成為預先設定的方向之方式、亦即以與預浸胚材P1之強化纖維F的纖維方向(配向方向)不同之角度的+45°之方式，將第1預浸裁切片材P2載置於預浸胚材P1上。
此外，如此地載置第1預浸裁切片材P2時，該第1預浸裁切片材P2的切斷邊L2、切斷邊L2係以分別位於預浸胚材P1的側端緣上之方式對位。藉此，如第3圖所示，第1預浸裁切片材P2不會從預浸胚材P1突出而被載置於預浸胚材P1上。
藉由使該第1預浸裁切片材形成部5與移載手9連續地進行第1預浸裁切片材P2的形成、以及所形成 之第1預浸裁切片材P2的移載，而可使第1預浸裁切片材P2相對於在主運送路徑3上行進之預浸胚材P1，能夠以無間隙且不重疊地連續之狀態來配置(載置)。
如第1圖所示，於主運送路徑3之比副運送路徑7稍微下游側之位置，配設有間隙檢測部10。間隙檢測部10係由檢測出片材的階差之2維雷射位移感測器、或以CCD攝影機所構成之影像感測器所形成，並檢測出載置於預浸胚材P1上之先前的第1預浸裁切片材P2與後續的第1預浸裁切片材P2之間的間隙。
亦即，係檢測出前後方之第1預浸裁切片材P2、第1預浸裁切片材P2之間的間隙是否位於預先設定的範圍(例如數毫米以下)、以及此等是否重疊。此外，當間隙較預先設定的範圍更寬時，或是前後方之第1預浸裁切片材P2、第1預浸裁切片材P2重疊時，係將「再載置」的訊號輸出至未圖示的控制裝置。接收到「再載置」的訊號之控制裝置，係再次驅動移載手9，藉由該移載手9重新載置第1預浸裁切片材P2。因此，位於前後方之第1預浸裁切片材P2、第1預浸裁切片材P2，最後不會重疊且以調整於預先設定的範圍之間隙而前後連續地配置。
此外，於主運送路徑3之比副運送路徑7更下游側之位置，如第2圖所示，配設有熔接機11。熔接機11係於本實施形態中，係對應於第3圖所示之第1預浸裁切片材P2的邊L1，以沿著該長度方向之方式行進之加熱體。該熔接機11係加熱第1預浸裁切片材P2之邊L1的內 側，在使第1預浸裁切片材P2及其下方之預浸胚材P1的樹脂熔融後固化，藉此使此等第1預浸裁切片材P2及預浸胚材P1熔接。熔接機11亦可與間隙檢測部10一體地形成而配置。
於比該熔接機11更下游側之位置，如第1圖、第2圖所示，配設有送出裝置(送出部)12。送出裝置12係構成為：配置在主運送路徑3的上方，並以將其他預浸胚材P3送出至在主運送路徑3上行進之預浸胚材P1與第1預浸裁切片材P2之積層物上。在此，從該送出裝置12所送出之預浸胚材P3，亦為與藉由前述捲出裝置2捲出至主運送路徑3上之預浸胚材P1相同之胚材，且為強化纖維F的配向為0°之預浸胚材。
此外，如第2圖所示，該送出裝置12係由：將捲筒狀的預浸胚材P3捲出之捲出裝置12a，以及將藉由捲出裝置12a所捲出之捲筒狀的預浸胚材P3傳送至主運送路徑3上之傳送裝置12b所構成。捲出裝置12a係構成為將被捲取為捲筒狀之預浸胚材P3往其長度方向捲出，並且暫時送出至上方。
傳送裝置12b係具有複數個輥12c、以及連接於此等輥12c中之配置在下游側之輥12c並使輥12c旋轉之馬達等驅動源(未圖示)而構成。該傳送裝置12b係構成為：藉由複數個輥12c，將從捲出裝置12a所捲出且暫時送出至上方之預浸胚材P3，從上方傳送至下方，再送出至在主運送路徑3上行進之前述基層物的上方。
此外，如此將預浸胚材P3送出至前述積層物上時，送出裝置12係如第3圖所示，係以使預浸胚材P1的兩側緣位於積層物之第1預浸裁切片材P2的切斷邊L2、切斷邊L2上之方式進行對位。藉此，如第3圖所示，預浸胚材P3不會從第1預浸裁切片材P2突出而載置於第1預浸裁切片材P2上。
此外，於比該送出裝置12更下游側之位置，如第1圖、第2圖所示配設有熔接機13。熔接機13係與前述熔接機11相同地，由加熱體所形成，並使最上層之預浸胚材P3與此層的下層之前述積層物(亦即預浸胚材P1與第1預浸裁切片材P2之積層物)熔接而形成一體化。本實施形態中，係使加熱體在第3圖所示之預浸胚材P3的寬度方向、亦即與強化纖維F的長度方向正交之方向行進，使預浸胚材P3與此層的下層之前述積層物的樹脂熔融後固化，以使此等預浸胚材P3與前述積層物熔接。
於比該熔接機13更下游側之位置，如第1圖所示，配設有第2預浸裁切片材形成部14。第2預浸裁切片材形成部14係與第1預浸裁切片材形成部5大致同樣地構成，並且具備：送出捲筒狀的預浸胚材P1之送出裝置15；使從該送出裝置15所送出之預浸胚材P1行進之副運送路徑16；以及將在副運送路徑16上行進而來之預浸胚材P1，以預先設定的角度朝其寬度方向切斷之切斷裝置17。
在此，從送出裝置15所送出之預浸胚材P1 係與第1預浸裁切片材形成部5中所使用之預浸胚材P1相同，為強化纖維F的配向為0°之預浸胚材。
送出裝置15係與第1預浸裁切片材形成部5的送出裝置6同樣地構成，並且由將捲筒狀的預浸胚材P1捲出之捲出裝置15a、以及將藉由捲出裝置15a所捲出之捲筒狀的預浸胚材P1傳送至副運送路徑16上之傳送裝置15b所構成。捲出裝置15a係以將被捲取為捲筒狀之預浸胚材P1往其長度方向捲出並送出至副運送路徑16上之方式構成。
傳送裝置15b係構成為具有：配置於上下方之一對輥15c、輥15c；以及連接於一對輥15c、輥15c中之一方輥15c並使輥15c旋轉之馬達等驅動源15d。該傳送裝置15b亦構成為：將從捲出裝置15a所捲出之預浸胚材P1夾持於一對輥15c、輥15c之間，並藉由驅動源15d使輥15c旋轉而拉入預浸胚材P1，並傳送至副運送路徑16的下游側。
副運送路徑16係配置在主運送路徑3之一方的側方，亦即配置在與第1預浸裁切片材形成部5之與副運送路徑7相同的側方，並以與主運送路徑3正交之方式延伸而配設。該副運送路徑16亦為具有比預浸胚材P1的寬度更寬之寬度之直線狀(直板狀)構件，且以使預浸胚材P1在該上表面上行進之方式形成。該副運送路徑16的上表面，亦以可使預浸胚材P1順暢地行進之方式，形成為摩擦阻力少之平滑面。
切斷裝置17係與第1預浸裁切片材形成部5的切斷裝置8相同，將在副運送路徑16上行進而來之預浸胚材P1，以預先設定的角度朝其寬度方向切斷。亦即，切斷裝置17係構成為具備：第4圖所示之裁切器8a；以可移動之方式保持裁切器8a之保持棒8b；以及支撐保持棒8b的兩端部之一對支撐部8c、支撐部8c。
惟該第2預浸裁切片材形成部14的切斷裝置17，係與前述切斷裝置8以+45°的角度朝其寬度方向切斷預浸胚材P1而形成第3圖所示之第1預浸裁切片材P2者不同，而是以-45°的角度朝其寬度方向切斷預浸胚材P1而形成第3圖所示之第2預浸裁切片材P4。
亦即，在該切斷裝置17中，以可移動之方式保持第4圖所示之裁切器8a之保持棒8b的朝向係與切斷裝置8不同，而是如第1圖所示，相對於副運送路徑16的長度方向反向地傾斜45°而配置。藉此，藉由切斷裝置17所切斷而形成之第2預浸裁切片材P4係如第3圖所示，該切斷邊L4相對於強化纖維F的長度方向傾斜45°而形成。亦即，係朝與第1預浸裁切片材P2相反之方向傾斜45°而形成。
惟於該切斷裝置17中，與前述切斷裝置8相同，係可將保持棒相對於預浸胚材P1之角度變更為任意角度，藉此使相對於預浸胚材P1的長度方向(強化纖維F的長度方向)之角度成為可變。因此，在該切斷裝置17中，例如亦可藉由「-30°」或「-60°」來切斷，以取代藉由「-45 °」進行預浸胚材P1的切斷角度者。再者，亦可藉由「+45°」來切斷。
此外，該切斷裝置17中，亦藉由未圖示之控制裝置，以使裁切器的驅動與送出裝置15之傳送裝置15b的動作連動之方式來控制。亦即，在由傳送裝置15b所進行之傳送動作暫時停止之期間，驅動裁切器並以預先設定的角度切斷預浸胚材P1，而形成第3圖所示之平行四邊形的第2預浸裁切片材P4。在此，於副運送路徑16，與前述副運送路徑7相同，亦在比保持棒8b更下游側之處，於保持有藉由切斷所形成之第2預浸裁切片材P4之位置上，為了防止因該第2預浸裁切片材P4的浮起所產生之位置偏離，係設置由吸引孔等所構成之防浮起手段。
此外，當停止裁切器的驅動時，藉由後述之移載手18來拾取第2預浸裁切片材P4。然後再次藉由傳送裝置15b來送出預浸胚材P1。此時，於第3圖中以邊L3來顯示裁切器的切斷間隔時，係以使該邊L3的長度成為預浸胚材P1之寬度的√2倍長度之方式，控制傳送裝置15b及裁切器的驅動。
如第1圖、第2圖所示，於該切斷裝置17的下游側、亦即副運送路徑16的主運送路徑3側，設置有移載手18，該移載手係將在第2預浸裁切片材形成部14中所形成之預浸片材、亦即藉由切斷裝置17所切斷之第3圖所示之第2預浸裁切片材P4，移送至在主運送路徑3上行進之積層物上。
移載手18係如第2圖所示，具有與前述移載手9相同之構成，並具備：將第2預浸裁切片材P4予以吸引保持之保持部18a；以及於水平面上使該保持部18a旋轉，而使第2預浸裁切片材P4之強化纖維F的纖維方向(配向方向)成為預先設定的方向之旋轉部18b。保持部18a係構成為可藉由減壓吸引而裝卸地保持第2預浸裁切片材P4。旋轉部18b是構成為：由機械手臂所形成，並且以使保持部18a朝水平方向旋轉，且使保持部18a升降。
具有此構成之移載手18，係藉由保持部18a來保持藉由切斷裝置17所切出之平行四邊形的第2預浸裁切片材P4，並藉由旋轉部18b將被保持之第2預浸裁切片材P4移動至主運送路徑3上，然後從保持部18a裝卸，以將第2預浸裁切片材P4載置於預浸胚材P3(積層物)上。此時，保持部18a係如第3圖所示，以使第2預浸裁切片材P4之強化纖維F的纖維方向(配向方向)成為預先設定的方向之方式，亦即以與預浸胚材P1或第1預浸裁切片材P2、預浸胚材P3之強化纖維F的纖維方向(配向方向)不同之角度的-45°之方式，將第2預浸裁切片材P4載置於預浸胚材P3(積層物)上。
此外，如此地載置第2預浸裁切片材P4時，該第2預浸裁切片材P4的切斷邊L4、切斷邊L4係以分別位於預浸胚材P3的側端緣上之方式對位。藉此，如第3圖所示，第2預浸裁切片材P4不會從預浸胚材P3突出而被載置於預浸胚材P3上。
藉由使該第2預浸裁切片材形成部14與移載手18連續地進行第2預浸裁切片材P4的形成、以及所形成之第2預浸裁切片材P4的移載，即可使第2預浸裁切片材P4相對於在主運送路徑3上行進之積層物，能夠以無間隙且不重疊地連續之狀態來配置(載置)。
在此，經過第1預浸裁切片材形成部5、移載手9、送出裝置12等而行進至移載手18附近為止之積層物的行進速度，與經過副運送路徑16並藉由移載手18而載置於積層物上之第2預浸裁切片材P4的移載速度有時會不同，而造成該時間點偏離。因此，本實施形態中，於熔接機13與移載手18附近之間，設置有：例如藉由使積層物撓曲來消除前述時間點的偏離以配合時間點之累積部(未圖示)。藉此，可使藉由移載手18載置第2預浸裁切片材P4之時間點，與積層物行進而來之時間點相配合。
如第1圖所示，於主運送路徑3之比副運送路徑16稍微下游側之位置，配設有間隙檢測部19。間隙檢測部19係與間隙檢測部10相同，由檢測出片材的階差之2維雷射位移感測器、或是以CCD攝影機所構成之影像感測器所形成，並檢測出載置於預浸胚材P3(積層物)上之先行的第2預浸裁切片材P4與後續的第2預浸裁切片材P4之間的間隙。
該間隙檢測部19亦檢測出前後方之第2預浸裁切片材P4、第2預浸裁切片材P4之間的間隙是否位於預先設定的範圍(例如數毫米以下)、以及此等是否重疊， 當間隙較預先設定的範圍更寬時，或是前後方之第2預浸裁切片材P4、第2預浸裁切片材P4重疊時，係透過未圖示的控制部再次驅動移載手18，而重新載置第2預浸裁切片材P4。因此，位於前後方之第2預浸裁切片材P4、第2預浸裁切片材P4，最後並不會重疊且以調整於預先設定的範圍之間隙而前後連續地配置。
此外，於主運送路徑3之比間隙檢測部19更下游側之位置，如第2圖所示，配設有熔接機20。熔接機20係具備與前述熔接機11大致相同之構成，且對應於第3圖所示之第2預浸裁切片材P4的邊L3，以沿著該長度方向之方式行進之加熱體。該熔接機20，係加熱第2預浸裁切片材P4之邊L3的內側，在使第2預浸裁切片材P4及其下方之預浸胚材P3或更下方的第1預浸裁切片材P2、預浸胚材P1的樹脂熔融後固化，藉此使此等之間熔接而一體化。此外，熔接機20亦可與間隙檢測部19一體地形成而配置。
於比該熔接機21更下游側之位置，如第1圖、第2圖所示，配設有熔接機(熔接部)21。熔接機21是藉由與前述熔接機13相同之加熱體所形成，並將藉由熔接機20所熔接而形成一體化之積層物、亦即最上層之第2預浸裁切片材P4與此層的下層之積層物再次熔接。此時，該熔接機21係使加熱體在第3圖所示之第2預浸裁切片材P4的寬度方向、亦即與切斷邊L4正交之方向行進，使第2預浸裁切片材P4與此層的下層之前述積層物的樹脂熔融 後固化，而使此等第2預浸裁切片材P4與前述積層物熔接。亦即，藉由以與熔接機20不同的角度熔接，可使所得之積層物更穩固地一體化。藉此，形成如第3圖所示之預浸片材積層物P5。
如此形成之預浸片材積層物P5係如前述般被拉入至傳送裝置4，並往主運送路徑3的下游側行進。
於該傳送裝置4的下游側，如第1圖、第2圖所示配設有切斷部22。
切斷部22係與前述切斷裝置8、切斷裝置17相同，具有裁切器，並朝其寬度方向、亦即與第3圖所示之預浸胚材P1、預浸胚材P3之強化纖維F的長度方向正交之方向來切斷預浸片材積層物P5，而形成第1圖所示之預浸片材積層體P6。
如此形成之預浸片材積層體P6係如第2圖所示，依序收容於在主運送路徑3的下游側所配設之收容箱23後，提供至下一步驟。在下一步驟中，預浸片材積層體P6被切斷為所希望之形狀，然後重疊複數片所得之預浸片材積層體P6的形狀物，而形成為所希望的3維形狀。
於構成汽車或飛機等之各種構件中，例如有左右地配置而形成為面對稱之構件。製造此形成為面對稱之構件時，其強度亦須具有面對稱性，因此，構成預浸片材積層物之預浸片材之強化纖維的纖維方向(配向方向)，亦須以左右的構件形成面對稱。
具體而言，為了將面對稱性賦予至由第3圖 所示之預浸片材積層物P5所形成之預浸片材積層體P6，可將第3圖所示之預浸片材積層物P5中的第1預浸裁切片材P2與第2預浸裁切片材P4互換，以製造預浸片材積層體。
亦即，將第1圖所示之第1預浸裁切片材形成部5中之切斷裝置8之保持棒8b的角度，變更成第2預浸裁切片材形成部14中之切斷裝置17之保持棒8b的角度，相反地，將第2預浸裁切片材形成部14中之切斷裝置17之保持棒8b的角度，變更成第1預浸裁切片材形成部5中之切斷裝置8之保持棒8b的角度。藉此，可容易地將第3圖所示之預浸片材積層物P5中的第1預浸裁切片材P2與第2預浸裁切片材P4互換。因此，可藉由相同的預浸片材積層裝置1，來製造出相對於由預浸片材積層物P5所形成之預浸片材積層體P6以強度面而言具有面對稱性之預浸片材積層體。
本實施形態之預浸片材積層裝置1係具備：將由第1預浸裁切片材形成部5(第2預浸裁切片材形成部14)所形成之第1預浸裁切片材P2(第2預浸裁切片材P4)，移送至在主運送路徑3上行進之預浸胚材P1(預浸胚材P3)，並且以使該強化纖維F的纖維方向(配向方向)成為預先設定的方向之方式，載置於預浸胚材P1(預浸胚材P3)上之移載手9(移載手18)。因此，藉由預浸胚材P1(預浸胚材P3)及載置於該預浸胚材P1之上方之第1預浸裁切片材P2(第2預浸裁切片材P4)，可得到積層有纖維方向不同之 預浸片材之預浸片材積層體P6。因此可容易地製造預浸片材積層體P6。
此外，本實施形態之預浸片材積層裝置1係具備：切斷藉由熔接機(熔接部)21等所熔接之預浸胚材P1(預浸胚材P3)與第1預浸裁切片材P2(第2預浸裁切片材P4)之積層物(積層體)，而得到預浸片材積層體P6之切斷部22。因此可容易且連續地製造預浸片材積層體P6。
此外，本實施形態之預浸片材積層裝置1係具備：將其他預浸胚材P3送出至在主運送路徑3上行進之預浸胚材P1上，且預浸胚材P3亦在主運送路徑3上行進之送出裝置(送出部)12。因此可容易地將其他預浸胚材P3積層於預浸胚材P1上。
此外，本實施形態之預浸片材積層裝置1，係具備第1預浸裁切片材形成部5與第2預浸裁切片材形成部14，並且分別對應於該等第1預浸裁切片材形成部5與第2預浸裁切片材形成部14而具備移載手9、移載手18。因此，可將強化纖維F的配向為不同之2層預浸裁切片材配置在預浸胚材P1(預浸胚材P3)。因此可提高所形成之預浸片材積層體P6之構成的自由度。
此外，移載手9、移載手18係構成為：使一方的移載手9將第1預浸裁切片材P2載置於預浸胚材P1上時之第1預浸裁切片材P2之強化纖維F的纖維方向(配向方向)，與另一方的移載手18將第2預浸裁切片材P4載置於預浸胚材P3上時之第2預浸裁切片材P4之強化纖維 F的纖維方向(配向方向)互為不同。因此可更進一步提高所形成之預浸片材積層體P6之構成的自由度。
本發明並不限定於前述實施形態，在不脫離本發明的主旨之範圍內，可進行種種變更。
例如於前述實施形態中，係說明製造4層構造的積層體作為要製造之預浸片材積層體之裝置，但只要是複數層之積層體，則可將本發明適用在製造3層以下的積層體或5層以上的積層體之裝置。
具體而言，可將預浸裁切片材形成部減少至1個或增加至3個以上。同樣地，可移除將預浸胚材送出至最下層的預浸胚材P1上之送出裝置12，或是增加至2個以上。
此外，前述實施形態中，特別是將第1預浸裁切片材P2或第2預浸裁切片材P4之強化纖維F的配向角度設為+45°或-45°，但亦可藉由調整切斷裝置8、切斷裝置17之保持棒的角度，來設為例如+30°(30°)或+60°(-60°)等。
此外，關於熔接機(熔接部)的數目或在該主運送路徑3上的位置等，亦可因應預浸裁切片材形成部的數量等來適當地變更。
(產業上之可利用性)
本發明可提供一種能夠容易地製造出積層有纖維方向不同之預浸片材之預浸片材積層體之預浸片材積層裝置。
1‧‧‧預浸片材積層裝置
2、6a、15a‧‧‧捲出裝置
3‧‧‧主運送路徑
4、6b、15b‧‧‧傳送裝置
4a、6c、15c‧‧‧輥
4b、6d、15d‧‧‧驅動源
5‧‧‧第1預浸裁切片材形成部
6、15‧‧‧送出裝置
7、16‧‧‧副運送路徑
8、17‧‧‧切斷裝置
8b‧‧‧保持棒
9、18‧‧‧移載手
10、19‧‧‧間隙檢測部
12‧‧‧送出裝置(送出部)
13、21‧‧‧熔接機(熔接部)
14‧‧‧第2預浸裁切片材形成部
22‧‧‧切斷部
P1、P3‧‧‧預浸胚材
P2‧‧‧第1預浸裁切片材
P4‧‧‧第2預浸裁切片材
P5‧‧‧預浸片材積層物
P6‧‧‧預浸片材積層體

Claims (10)

  1. 一種預浸片材積層裝置，係製造預浸片材積層體，該預浸片材積層體係積層有複數片具有配向於單一方向的纖維之預浸片材，並且以使至少一層的預浸片材之纖維方向與其他層的預浸片材不同之方式積層而成者，該預浸片材積層裝置係具備：主運送路徑，使纖維方向配向於基準方向之預浸胚材行進；副運送路徑，配置在前述主運送路徑的側方，具有：預浸裁切片材形成部，將纖維方向配向於基準方向之預浸胚材，以預先設定的角度朝其寬度方向切斷而形成預浸裁切片材；及移載手，將於前述預浸裁切片材形成部所形成之預浸裁切片材移送至在前述主運送路徑上行進之預浸胚材上，並且以使其纖維方向成為預先設定的方向之方式予以載置於前述預浸胚材上；間隙檢測部，配設於前述主運送路徑之前述副運送路徑之下游側，檢測出載置於前述預浸胚材上之預浸裁切片材彼此之間的間隙；以及熔接部，使前述預浸胚材與載置於此預浸胚材之前述預浸裁切片材熔接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之預浸片材積層裝置，係具備：將藉由前述熔接部所熔接之前述預浸胚材與前述預浸裁切片材之積層體予以切斷，而得到預浸片材 積層體之切斷部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之預浸片材積層裝置，係具備：將其他預浸胚材送出至在前述主運送路徑上行進之前述預浸胚材上，使該其他預浸胚材亦在前述主運送路徑上行進之送出部。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之預浸片材積層裝置，係具備：將其他預浸胚材送出至在前述主運送路徑上行進之前述預浸胚材上，使該其他預浸胚材亦在前述主運送路徑上行進之送出部。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之預浸片材積層裝置，係具備複數個前述預浸裁切片材形成部，並且分別對應於此等預浸裁切片材形成部而具備複數個前述移載手。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之預浸片材積層裝置，係具備複數個前述預浸裁切片材形成部，並且分別對應於此等預浸裁切片材形成部而具備複數個前述移載手。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之預浸片材積層裝置，係具備複數個前述預浸裁切片材形成部，並且分別對應於此等預浸裁切片材形成部而具備複數個前述移載手。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之預浸片材積層裝置，係具備複數個前述預浸裁切片材形成部，並且分別對應於此等預浸裁切片材形成部而具備複數個前述移載 手。
  9. 如申請專利範圍第5至8項中任一項所述之預浸片材積層裝置，其中，前述複數個移載手係構成為：使一個移載手將前述預浸裁切片材載置於前述預浸胚材上時之預浸裁切片材的纖維方向，與另一個移載手將前述預浸裁切片材載置於前述預浸胚材上時之預浸裁切片材的纖維方向彼此不同。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之預浸片材積層裝置，其中，當檢測出載置於前述預浸胚材上之預浸裁切片材彼此之間的間隙未於預定範圍時，前述間隙檢測部係輸出再載置的訊號。
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