WO2018163608A1 - プリプレグシート用保護シートの剥離方法、および、プリプレグシート用保護シートの剥離装置 - Google Patents

プリプレグシート用保護シートの剥離方法、および、プリプレグシート用保護シートの剥離装置 Download PDF

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WO2018163608A1
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sheet
prepreg
protective sheet
prepreg sheet
peeling
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PCT/JP2018/001360
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Inventor
山崎 幸治
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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    • Y10T156/1928Differential fluid pressure delaminating means
    • Y10T156/1933Spraying delaminating means [e.g., atomizer, etc.
    • Y10T156/1939Air blasting delaminating means]

Definitions

  • This aspect relates to a method for peeling a protective sheet for a prepreg sheet, and a peeling device used therefor.
  • Aircraft fuselage, main wings, and the like are manufactured using a prepreg laminate formed by laminating a plurality of prepreg sheets obtained by die-cutting thin plates such as CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics).
  • CFRP Carbon Fiber Reinforced Plastics
  • each prepreg sheet is impregnated with a semi-cured UV curable resin or thermosetting resin with adhesive properties that are not completely cured into a fiber sheet in which a plurality of fibers are arranged in parallel. It is manufactured by letting. For this reason, since one side or both sides of the prepreg sheet have adhesiveness, a protective sheet is attached.
  • the fibers forming one prepreg sheet are aligned in the fiber direction in which the fibers extend in one direction.
  • the prepreg sheet After removing the protective sheet from the prepreg sheet and laying the prepreg sheet on the first layer of the prepreg laminate, the prepreg sheet is similarly spread on the second layer, and a plurality of prepreg sheets are laminated.
  • intersects.
  • a prepreg sheet having a fiber direction oriented in a 45 degree direction or a 90 degree direction is laminated on a prepreg sheet having a fiber direction oriented in a 0 degree direction, and a plurality of fiber directions are intersected.
  • a prepreg sheet is laminated.
  • a prepreg laminating apparatus described in Patent Document 1 includes a first roller, a second roller, and a release paper preceding peeling unit, and laminates a plurality of prepreg sheets in which a fiber sheet is impregnated with resin. Used to form a prepreg laminate.
  • a protective sheet is attached to one surface of the prepreg sheet, and the prepreg laminating apparatus has a function of peeling the protective sheet.
  • the first roller is disposed in the front-rear direction of the stacked body and guides the prepreg sheet in one direction.
  • the second roller presses the prepreg sheet that has passed through the first roller from one surface and guides the protective sheet to be peeled off from the one surface of the prepreg sheet, whereby the protective sheet is peeled off.
  • the prepreg laminating apparatus described in Patent Document 1 has a step of peeling off the protective sheet while sandwiching and pressing the prepreg sheet to which the protective sheet is attached in order to peel the protective sheet from the prepreg sheet. Since the prepreg sheet is formed by impregnating a semi-cured resin, the prepreg sheet is weak against excessive pressing, and the prepreg sheet may be damaged in the peeling process. Moreover, the peeling technique using a roller has a weak peeling effect and is limited, and an effective peeling technique is required.
  • an object of the present invention is to provide a method for peeling a protective sheet from a prepreg sheet more efficiently without damaging the prepreg sheet, and a peeling apparatus used therefor.
  • the prepreg protective sheet peeling device includes a mounting table, a movable arm, a peeling trigger part, and a peeling part.
  • the movable arm holds the prepreg sheet to which the protective sheet is stuck and moves onto the mounting table, and is arranged so that the end portions of the prepreg sheet and the protective sheet protrude from the mounting table.
  • a peeling opportunity part gives an impact with respect to the part which protruded from the mounting base among the said prepreg sheet
  • the peeling unit adsorbs the protective sheet and completely peels the protective sheet from the prepreg sheet.
  • the method for removing the protective sheet for a prepreg sheet includes a step of determining a fiber direction of the prepreg sheet, and a protection applied to the prepreg sheet from the direction in which the fibers of the prepreg sheet are to be bent.
  • the protective sheet can be efficiently peeled without damaging the prepreg sheet to which the protective sheet is attached.
  • FIG. 1A is a plan view schematically showing an example of the shape of a prepreg sheet used in the present invention.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating a configuration example of a prepreg laminate.
  • FIG. 1C is a plan view illustrating an example of a positional relationship between a prepreg sheet, an end portion, and a corner portion.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the overall configuration of a prepreg protective sheet peeling apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a main part of the movable arm according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4A is a perspective view showing a main part of a peeling trigger part according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating an example of a gap according to the present embodiment.
  • FIG. 4C is a diagram illustrating an example of the end side direction according to the present embodiment.
  • FIG. 4D is a diagram illustrating an example of an intersection angle according to the present embodiment.
  • FIG. 4E is a view showing a main part of the peeling portion according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of each step of the method for removing the protective sheet for prepreg according to the embodiment of the present invention.
  • a prepreg sheet used in a prepreg protective sheet peeling apparatus is a semi-cured ultraviolet curable resin or thermosetting resin sheet on a fiber sheet in which a plurality of fibers are aligned with the fiber direction aligned. It is formed by impregnating with resin or the like.
  • a protective sheet made of PET (polyethylene terephthalate) or PEs (polyester) is attached.
  • the prepreg laminated body used as the material of a composite material is formed by laminating
  • the protective sheet of each prepreg sheet is removed, and a plurality of prepreg sheets are arranged in parallel on a plane.
  • FIG. 1A is a plan view schematically showing an example of the shape of a prepreg sheet 50 used in the present invention.
  • the first layer of the prepreg laminate in which the fiber directions 54 of the prepreg sheet 50 are arranged at 45 degrees with respect to a predetermined plane coordinate is a parallelogram prepreg sheet (first piece 51), It is formed by spreading a trapezoidal prepreg sheet (second piece 52) and a triangular prepreg sheet (third piece 53).
  • FIG. 1B is a diagram illustrating a configuration example of the prepreg laminate 100.
  • the prepreg sheet 60 as the second layer of the prepreg laminate 100
  • the prepreg sheet 70 as the third layer
  • the prepreg sheet 80 as the fourth layer
  • the fiber direction 54 of the first prepreg sheet 50 is preferably different from the fiber direction 64 of the second prepreg sheet 60.
  • a plurality of prepreg sheets are laminated on a prepreg sheet in which the fiber direction is directed to the 0 degree direction, and another prepreg sheet in which the fiber direction is directed to the 45 degree direction or the 90 degree direction is laminated.
  • the outer peripheral portion of the prepreg sheet 50 is referred to as an end portion 55
  • the apex portion of the prepreg sheet end portion 55 is particularly referred to as a corner portion 56.
  • FIG. 1C is a plan view illustrating an example of a positional relationship between the prepreg sheet 50, the end portion 55, and the corner portion 56.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the overall configuration of the prepreg protective sheet peeling apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the prepreg protective sheet peeling apparatus 1 includes a movable arm 12 that holds and moves a prepreg sheet to which a protective sheet is attached, and a mounting table 13 on which the prepreg sheet to which the protective sheet is attached is placed.
  • a peeling trigger part 14 that gives a physical impact to the prepreg sheet to which the protective sheet is attached, and partly peels the prepreg sheet and the protective sheet to give an opportunity to peel off the protective sheet; and
  • the peeling part 15 which peels a protection sheet from the whole surface of a prepreg sheet
  • the movable arm 12 includes a hand unit 121 that grips the prepreg sheet, a movable unit 122 that moves the prepreg sheet gripped by the hand unit 121 to the mounting table 13, and the control unit 16.
  • the same configuration is used as the hand unit 121 and the peeling unit 15.
  • the peeling trigger part 14 includes a motor 141, a rotating shaft 142, and blade parts 143 and 144.
  • the control unit 16 includes a determination unit 161.
  • FIG. 3 is a diagram showing a main part of the hand part 121 of the movable arm 12 according to an embodiment of the present invention.
  • the hand unit 121 includes a suction pad 123 and a rotating unit 124.
  • the suction pad 123 can suck the sheet-like object in contact with the suction pad 123 by making the surface of the suction pad 123 into a vacuum state using a vacuum ejector (not shown).
  • the movable part 122 of FIG. 2 is connected so as to support the hand part 121, and can move the hand part 121 freely in the vertical direction and the horizontal direction.
  • the rotating part 124 can rotate the gripped prepreg sheet 50 by 360 degrees with respect to the horizontal plane by rotating the suction pad 123.
  • the movement of the movable arm 12 in the horizontal direction, the vertical direction, and the rotation direction drives the movable unit 122 based on the control unit 16 provided in the movable arm 12 and is gripped by the hand unit 121.
  • 50 positions and angles on the mounting table 13 can be freely controlled and arranged.
  • the control unit 16 further includes a determination unit 161 that determines the fiber direction 54 of the fiber included in the prepreg sheet 50, and the position and angle of the prepreg sheet 50 with respect to the mounting table 13 according to the determination result of the fiber direction 54. Can be controlled freely.
  • the determination of the fiber direction 54 may be performed using, for example, a CCD (Charge Coupled Device) camera and an image recognition processing device (not shown).
  • the image recognition processing device may be a computer that includes a calculation device, a storage device, and various interfaces and executes a predetermined program.
  • various prepreg sheets are formed into different shapes for each fiber direction. Data indicating the correspondence between the shape and fiber direction of the prepreg sheet may be stored in a storage device of the image recognition processing device.
  • the prepreg sheet 50 having a fiber direction 54 of 45 degrees with respect to the plane coordinates OXY and the prepreg sheet 70 having a fiber direction 74 of ⁇ 45 degrees with respect to the same coordinates are both parallelograms.
  • each part of the prepreg sheet 80 having a fiber direction 84 of 0 degrees with respect to the plane coordinate OXY and each part of the prepreg sheet 60 having a fiber direction 64 of 90 degrees also have a rectangular shape. However, it also shares the feature that its longitudinal direction coincides with the fiber direction, but it can be distinguished by its size or aspect ratio. Thus, it is preferable that the correspondence between the shapes of the prepreg sheets 50, 60, 70, 80 and the fiber directions 54, 64, 74, 84 can be determined by distinguishing the former.
  • the CCD camera captures the shape of the prepreg sheet and generates image data.
  • the image recognition processing apparatus executes image recognition processing software and processes image data to determine which of the above four types of captured prepreg sheet shape is.
  • the image recognition processing apparatus can determine the fiber direction of the prepreg sheet by referring to data indicating the correspondence between the determined shape of the prepreg sheet and the fiber direction.
  • the hand part 121 may be provided with the structure which can clamp and hold
  • the control unit 16 and the determination unit 161 do not need to be provided integrally with the movable arm 12, and may be provided as a new mechanism including the control unit 16 and the determination unit 161 separately.
  • the mounting table 13 has a flat plate shape that can horizontally support the prepreg sheet 50 at an arbitrary position, and the prepreg sheet to which the protective sheet 40 that is gripped and moved by the movable arm 12 is attached. 50 is placed.
  • the prepreg sheet 50 is mounted on the mounting table 13 with the protective sheet 40 to be peeled off as the upper surface.
  • the position of the prepreg sheet 50 on the mounting table 13 is easily fixed due to the adhesiveness of the lower surface of the prepreg sheet 50.
  • the prepreg sheet 50 is arranged such that the end portion 55 of the prepreg sheet 50 or a part of the corner portion 56 protrudes from the end portion 131 of the mounting table 13.
  • the portion of the prepreg sheet 50 that protrudes from the end 131 of the mounting table 13 is used as a margin 57 for the separation trigger 14 to give a physical impact to the prepreg sheet 50.
  • the mounting table 13 may be provided with a holding device for holding the prepreg sheet 50, a mechanism for holding the prepreg sheet 50 by vacuum suction or static electricity, and the like.
  • the peeling trigger part 14 directly gives a physical impact to the protective sheet 40 at the part of the margin 57 of the prepreg sheet 50 mounted on the mounting table 13 with the protective sheet 40 attached to the upper surface. Partial peeling occurs between the protective sheet 40 and the prepreg sheet 50.
  • FIG. 4A is a diagram showing a main part of the peeling trigger part 14 according to an embodiment of the present invention.
  • 4A includes the motor 141 of FIG. 2, a rotating shaft 142 that rotates with the power of the motor 141, and a first blade portion 143 and a second blade portion 144 provided on the rotating shaft 142.
  • the rotating shaft 142 to which the power of the motor 141 is transmitted is such that the blade portions 143 and 144 that rotate together with the rotating shaft 142 directly apply a physical impact to the tapping margin 57 portion of the prepreg sheet 50 and the protective sheet 40. It is placed at a position where it can be given.
  • the rotating shaft 142 may be integrated with the rotating shaft of the motor 141, or may be another rotating shaft 142 that rotates by receiving power from the rotating shaft of the motor 141.
  • the inventors of the present invention indicate that the partial peeling of the protective sheet 40 from the prepreg sheet 50 is performed from the end 131 of the mounting table 13, the end 55 of the prepreg sheet 50 and the protective sheet 40, or corners. It has been found that the partial peeling effect of the protective sheet 40 is enhanced by arranging the portion 56 as a margin 57 so as to protrude a predetermined length. Moreover, in order to peel off the protective sheet 40 effectively, it is preferable to set the length of the tapping margin 57 from 20 mm to 30 mm.
  • the fibers of one prepreg sheet 50 are arranged in substantially the same direction.
  • the following three conditions must be satisfied.
  • the inventors of the present invention have found that the peeling effect of the protective sheet is enhanced.
  • each of the end portion 131 of the mounting table 13 where the tapping margin 57 protrudes and the tip portions of the blade portions 143 and 144 have a substantially linear shape, and the blade portion 143.
  • the tip portions of the blade portions 143 and 144 and the end portion 131 of the mounting table 13 are parallel.
  • FIG. 4B is a diagram illustrating an example of the gap 58 according to the present embodiment.
  • the length of the gap 58 is preferably longer than 1 mm (millimeters) and shorter than 2.5 mm.
  • the preferable range of the length of the gap 58 is the total thickness of the prepreg sheet 50 and the protective sheet 40, the fiber direction 54 of the prepreg sheet 50, and the end side direction 132 of the end 131 of the mounting table 13.
  • FIG. 4C is a diagram illustrating an example of the end side direction 132 according to the present embodiment.
  • FIG. 4D is a diagram illustrating an example of the intersection angle 59 according to the present embodiment.
  • the intersection angle 59 between the end portion side direction 132 of the end portion 131 of the mounting table 13 and the fiber direction 54 of the prepreg sheet 50 should be sufficiently large.
  • the third condition is that the prepreg sheet 50 is placed so that a physical impact by the blade parts 143 and 144 of the peeling trigger part 14 is applied in a direction to bend the fibers of the prepreg sheet 50. Means to place against.
  • the determination unit 161 first determines the fiber direction 54 of the prepreg sheet 50.
  • the control unit 16 causes the movable arm 12 so that the intersection angle 59 between the fiber direction 54 of the prepreg sheet 50 and the end side direction 132 of the end 131 of the mounting table 13 is included in a preferable range.
  • the direction of the hand unit 121 is controlled by appropriately rotating the movable unit 122 and the rotating unit 124.
  • the prepreg protective sheet peeling apparatus 1 places the prepreg sheet 50 to which the protective sheet 40 is attached on the mounting table 13 at a preferred position and angle with respect to the end 131. can do.
  • the prepreg sheet 50 is mounted on the mounting table 13 so that the intersection angle 59 between the fiber direction 54 of the prepreg sheet 50 and the end side direction 132 is included in a range from 10 degrees to 170 degrees. It is preferable.
  • the intersection angle 59 is more preferably included in the range of 30 degrees to 150 degrees, more preferably in the range of 60 degrees to 120 degrees, and ideally equal to 90 degrees.
  • Each of the blade portions 143 and 144 is a rectangular thin plate made of an elastic body such as rubber, for example, and is arranged such that the short side of the rectangular shape is along the rotation shaft 142. Further, only one or a plurality of blade portions 143 and 144 may be provided on the rotating shaft 142. For example, each of the blade portions 143 and 144 preferably has a rectangular shape with a long side of 60 mm and a thickness of 2 mm.
  • the blade portions 143 and 144 according to the present invention are not limited to a rectangular thin plate, but have a shape capable of giving a physical impact to the margin 57 of the prepreg sheet 50 and the protective sheet 40 protruding from the mounting table. I just need it.
  • the peeling portion 15 completely peels the protective sheet 40 from the entire surface of the prepreg sheet 50 by holding and moving the part of the protective sheet 40 that is partially peeled from the prepreg sheet 50.
  • the prepreg protective sheet peeling device 1 according to one embodiment of the present invention has the same function as the peeling portion 15 on the hand portion 121 of the movable arm 12, that is, the peeling portion is provided.
  • the movable arm 12 may be integrated.
  • FIG. 4E is a view showing a main part of the peeling portion 15 according to an embodiment of the present invention.
  • 4E includes a suction pad 151 that vacuum-sucks the protective sheet 40, and a movable part 152 including an air cylinder that supports the suction pad 151 so that the suction pad 151 can be moved up and down.
  • the suction pad 151 sucks a portion of the protection sheet 40 that is separated from the prepreg sheet 50 by the peeling trigger portion 14 of the margin 57 protruding from the mounting table 13, and remains in that state by the operation of the movable portion 152.
  • the protective sheet 40 is peeled from the entire surface of the prepreg sheet 50.
  • the peeling unit 15 may be provided on the movable arm 12 via the rotating unit 124 or may be used as the peeling unit 15 by providing another movable arm provided with the suction pad 151.
  • the peeling part 15 is not restricted to the peeling method by an adsorption member.
  • the peeling unit 15 may be configured to sandwich and hold the protective sheet 40, and other members may be used as the peeling unit 15 as long as the protective sheet 40 can be held.
  • the prepreg protective sheet peeling apparatus 1 may be provided with an air nozzle 145 that blows air 146 against the prepreg sheet 50 to which the protective sheet 40 is attached.
  • the peeling efficiency of the peeling trigger part 14 can be improved by spraying the air 146 against the end of the margin 57 that protrudes from the mounting table 13.
  • the air nozzle 145 is disposed at a position where the air 146 can be ejected from below toward the end portion of the tapping margin 57 protruding from the mounting table 13. It is preferable to do.
  • FIG. 5 is a flowchart showing an example of each step of the method for removing the protective sheet for prepreg according to the embodiment of the present invention.
  • the movable arm 12 holds and moves the prepreg sheet 50 in a state where the protective sheet 40 is adhered, and the end portion 55 or the corner portion 56 of the prepreg sheet 50 and the protective sheet 40 is separated from the peeling trigger portion 14.
  • the margin 57 for receiving the impact the margin 57 is arranged on the mounting table 13 so as to protrude from the end 131 of the mounting table 13 by a predetermined length (step S2).
  • the movable arm 12 determines the fiber direction 54 of the prepreg sheet 50 in advance by the determination unit 161 (step S1), and the fiber direction 54 of the prepreg sheet 50 and the end side direction of the end 131 of the mounting table 13 are determined.
  • the prepreg sheet 50 is arranged so as to be controlled so that the crossing angle 59 with respect to 132 is included in a preferable range.
  • the rotating shaft 142 rotates by the operation of the motor 141, and the blade parts 143 and 144 provided on the rotating shaft 142 directly contact the protective sheet 40 to give a physical impact,
  • the air nozzle 145 provided in the prepreg protective sheet peeling apparatus 1 ejects air 146 to the protective sheet 40, thereby efficiently inducing partial peeling between the protective sheet 40 and the prepreg sheet 50.
  • Step S5 After a predetermined time has elapsed, the movable portion 152 of the peeling portion 15 is driven, and the suction pad 151 is lowered using an air cylinder or the like to try to suck the protective sheet 40 in a partially peeled state.
  • the movable portion 152 of the peeling portion 15 is driven again to raise the suction pad 151.
  • the movable arm 12 is driven to move the protective sheet 40, thereby protecting the protective sheet from the entire surface of the prepreg sheet 50. 40 can be peeled off (step S7).
  • step S6 when the peeling part 15 is not adsorbing the protective sheet 40 or when the adsorbing is insufficient (NO in step S6), the peeling trigger part 14 is driven again for a predetermined time, and the peeling part 15 is again driven.
  • the movable part 152 is driven (step S3). Thereafter, the process of driving the peeling trigger part 14 and the process of driving the peeling part 15 are repeated until the protective sheet 40 is peeled from the entire surface of the prepreg sheet 50.

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  • Folding Of Thin Sheet-Like Materials, Special Discharging Devices, And Others (AREA)

Abstract

保護シートが貼付されたプリプレグシートを、載置台の上に、部分的に食み出るように載置する。このとき、載置台の、食み出しが発生している端部の端部辺方向と、プリプレグシートの繊維方向との間の角度を、十分に大きくする。食み出した部分に対して物理的な衝撃を、プリプレグシートの繊維を曲げようとする方向に与え、保護シートを部分的にプリプレグシートから剥離させる。保護シートの、プリプレグシートから剥離した部分を掴持し、保護シートをプリプレグシートの全面から剥離する。プリプレグシートを損傷させずに、より効率的にプリプレグシートから保護シートを剥離する方法、及び、それに用いる剥離装置を提供する。

Description

プリプレグシート用保護シートの剥離方法、および、プリプレグシート用保護シートの剥離装置
 本態様は、プリプレグシート用保護シートの剥離方法、及び、それに用いる剥離装置に関する。
 航空機の胴体や主翼等は、CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastics:炭素繊維強化プラスチック)などの薄板を型抜きした複数枚のプリプレグシートを積層して構成されたプリプレグ積層体を用いて製造されている。また、それぞれのプリプレグシートは、複数本の繊維が平行に配列された繊維シートに、完全には硬化しきれていない粘着性を有する半硬化状態の紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などを含浸させることで製造される。このため、プリプレグシートの一方の面、または、両面は粘着性を有しているため、保護シートが貼付されている。ここで、一枚のプリプレグシートを形成する繊維は、一方向に繊維が伸びた繊維方向に揃えて配列されている。
 プリプレグ積層体は、プリプレグシートから保護シートを取り除き、プリプレグ積層体の一層目にプリプレグシートを敷き詰めた後、同様に二層目にプリプレグシートを敷き詰め、複数層のプリプレグシートを積層させている。ここで、材料強度が要求されるプリプレグ積層体は、隣接して積層される2枚のプリプレグシートの繊維方向が交差していることが好ましい。たとえば、所定の平面座標において、繊維方向を0度方向に向けたプリプレグシートの上に、繊維方向を45度方向や90度方向に向けたプリプレグシートを積層させ、繊維方向を交差させながら複数のプリプレグシートが積層されている。
 従来、これらプリプレグシートの積層技術は、繊細な技術が要求されるため、人の手を介した作業が必要であったが、近年、生産性の向上、及び、コスト削減に対する市場のニーズが高まり、効率的にプリプレグシートを積層させるプリプレグ積層装置が実用化されている。
 例えば、特許文献1に記載されるプリプレグ積層装置は、第1ローラと、第2ローラと、剥離紙先行剥離手段とを備え、繊維シートに樹脂を含浸させたプリプレグシートを複数枚、積層してプリプレグ積層体を形成するために用いられる。プリプレグシートの一方の面には保護シートが貼付されており、プリプレグ積層装置は保護シートを剥離する機能を有する。第1ローラは、被積層体の前後方向に配設され、プリプレグシートを一方向に案内する。また、第2ローラは、第1ローラを通過したプリプレグシートを一方の面から押圧するとともに保護シートをプリプレグシートの一方の面から引き剥がすように案内することで保護シートが剥離される。
特開2011-177939号公報 特開昭63-288721号公報
 しかしながら、特許文献1に記載のプリプレグ積層装置は、プリプレグシートから保護シートを剥離させるために、保護シートが貼付されたプリプレグシートを挟み、押圧しながら保護シートを引き剥がす工程を有している。プリプレグシートは半硬化状態の樹脂を含浸させて形成させるため過度な押圧に弱く、引き剥がす工程において、プリプレグシートを損傷させてしまう恐れがある。また、ローラを利用した剥離技術は、その剥離効果が弱く、限定的なものとなり、効果的な剥離技術が求められている。
 以上より、本発明は、プリプレグシートを損傷させずに、より効率的にプリプレグシートから保護シートを剥離する方法、及び、それに用いる剥離装置を提供することを目的とする。
 本発明の第一の観点によれば、プリプレグ用保護シートの剥離装置は、載置台と、可動アームと、剥離契機部と、剥離部とを備える。ここで、可動アームは、保護シートが貼付されたプリプレグシートを保持して前記載置台の上に移動し、前記プリプレグシートおよび前記保護シートの端部が前記載置台から食み出るように配置する。剥離契機部は、前記保護シートの少なくとも一部分が前記プリプレグシートから剥離するように、前記プリプレグシートおよび前記保護シートのうち、前記載置台から食み出た部分に対して衝撃を与える。剥離部は、前記保護シートを吸着し、前記プリプレグシートから前記保護シートを完全に剥離する。
 本発明の第二の観点によれば、プリプレグシート用保護シートの剥離方法は、プリプレグシートの繊維方向を判定する工程と、プリプレグシートの繊維を曲げようとする方向からプリプレグシートに貼付された保護シートに対して、物理的な衝撃を与えて、プリプレグシートと保護シートとを部分的に剥離させる工程と、部分的に剥離した保護シートを保持して移動させ、プリプレグシートの全面から保護シートを剥離させる工程とを備える。
 発明のプリプレグ用保護シートの剥離方法、及び、剥離装置によれば、保護シートが貼付されたプリプレグシートを損傷させることなく、効率的に保護シートを剥離させることができる。
図1Aは、本発明で用いるプリプレグシートの形状の一例を概略的に示す平面図である。 図1Bは、プリプレグ積層体の一構成例を示す図である。 図1Cは、プリプレグシート、端部および角部の位置関係の一例を示す平面図である。 図2は、本発明の一実施形態に係るプリプレグ用保護シートの剥離装置の全体的な構成の一例を示す図である。 図3は、本発明の一実施形態に係る可動アームの要部を示す図である。 図4Aは、本発明の一実施形態に係る剥離契機部の要部を示す斜視図である。 図4Bは、本実施形態に係るギャップの一例を示す図である。 図4Cは、本実施形態に係る端部辺方向の一例を示す図である。 図4Dは、本実施形態に係る交差角度の一例を示す図である。 図4Eは、本実施形態に係る剥離部の要部を示す図である。 図5は、本発明の一実施形態に係るプリプレグ用保護シートの剥離方法の各工程の一例を示すフローチャートである。
(実施形態)
 以下、本発明の一実施形態に係るプリプレグ用保護シートの剥離装置について、図面を用いて説明する。
 本発明の一実施形態に係るプリプレグ用保護シートの剥離装置に用いられるプリプレグシートは、繊維方向を揃えて複数本の繊維が配列された繊維シートに半硬化状態の紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などを含浸させることで形成されている。ここでプリプレグシートの少なくとも一方の面は粘着性を有しているため、PET(ポリエチレンテレフタート)やPEs(ポリエステル)などからなる保護シートが貼付されている。また、複合材の材料となるプリプレグ積層体は、プリプレグシートを複数積層させることで形成される。一層目のプリプレグシートは、各プリプレグシートの保護シートを取り除き、複数のプリプレグシートを平面に並列させて敷き詰め形成させる。
 図1Aは、本発明で用いるプリプレグシート50の形状の一例を概略的に示す平面図である。図1Aの例では、プリプレグシート50の繊維方向54が所定の平面座標に対して45度に配列されたプリプレグ積層体の一層目は、平行四辺形型のプリプレグシート(第1ピース51)と、台形型のプリプレグシート(第2ピース52)と、三角形型のプリプレグシート(第3ピース53)とを敷き詰めることで形成される。
 図1Bは、プリプレグ積層体100の一構成例を示す図である。プリプレグ積層体100の一層目としてのプリプレグシート50と同様に、プリプレグ積層体100の二層目としてのプリプレグシート60、同じく三層目としてのプリプレグシート70、さらに4層目としてのプリプレグシート80を形成し、これらのプリプレグシート50、60、70および80を順次積層することで、プリプレグ積層体100が製造される。
 ここで、プリプレグ積層体100の強度を向上させるために、一層目のプリプレグシート50の繊維方向54と、二層目のプリプレグシート60の繊維方向64とは異なることが好ましい。たとえば、繊維方向を0度方向に向けたプリプレグシートの上に、繊維方向を45度方向や90度方向に向けた別のプリプレグシートを積層させ、それぞれの繊維方向を交差させながら複数のプリプレグシートを積層させている。ここで、プリプレグシート50の外周部分を端部55と呼び、プリプレグシートの端部55のうち、特に頂点部分を角部56と呼ぶ。図1Cは、プリプレグシート50、端部55および角部56の位置関係の一例を示す平面図である。
 図2は、本発明の一実施形態に係るプリプレグ用保護シートの剥離装置1の全体的な構成の一例を示す図である。図1に示すようにプリプレグ用保護シートの剥離装置1は、保護シートが貼付されたプリプレグシートを保持して移動させる可動アーム12と、保護シートが貼付されたプリプレグシートを載置する載置台13と、保護シートが貼付されたプリプレグシートに物理的な衝撃を与え、プリプレグシートと保護シートとを部分的に剥離させることで、保護シートを剥離させるための契機を与える剥離契機部14と、部分的にプリプレグシートから剥離された保護シートを保持して移動させることで、プリプレグシートの全面から保護シートを剥離させる剥離部15とを備える。
 可動アーム12は、プリプレグシートを掴むハンド部121と、ハンド部121により掴んだプリプレグシートを載置台13へと移動させる可動部122と、制御部16とを備える。図2の構成例では、同一の構成を、ハンド部121としても、剥離部15としても用いる。
 剥離契機部14は、モーター141と、回転軸142と、羽根部143、144とを備える。制御部16は、判定部161を備える。
 図3は、本発明の一実施形態に係る可動アーム12のハンド部121の要部を示す図である。例えば、ハンド部121は、吸着パッド123と、回転部124と備えている。吸着パッド123は、図示しない真空エジェクタを用いて吸着パッド123の表面を真空状態にすることで、吸着パッド123に接触したシート状の対象物を吸着させることができる。図2の可動部122は、ハンド部121を支持するように接続されており、ハンド部121を鉛直方向及び水平方向に、自在に移動させることができる。回転部124は、吸着パッド123を回転させることで、掴持されるプリプレグシート50を水平面に対して360度回転することができる。
 ここで、可動アーム12の水平方向、鉛直方向、及び、回転方向の移動は、可動アーム12に設けられた制御部16に基づき可動部122を駆動させ、ハンド部121により掴持されたプリプレグシート50の載置台13における位置、角度を自在に制御の上、配置することができる。また、制御部16は、プリプレグシート50が備える繊維の繊維方向54を判定する判定部161をさらに備えており、繊維方向54の判定結果に応じて、プリプレグシート50の載置台13に対する位置、角度を自在に制御できる。
 ここで、繊維方向54の判定は、例えば、図示しないCCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)カメラおよび画像認識処理装置を用いて行っても良い。ここで、画像認識処理装置は、演算装置、記憶装置および各種インタフェースを備えて所定のプログラムを実行するコンピュータであっても良い。まず、各種のプリプレグシートを、その繊維方向ごとに異なる形状に成形する。プリプレグシートの、形状および繊維方向の対応関係を示すデータは、画像認識処理装置の記憶装置に格納されていても良い。図1Bの例では、平面座標OXYに対して45度の繊維方向54を有するプリプレグシート50と、同じ座標に対して-45度の繊維方向74を有するプリプレグシート70とは、いずれも平行四辺形の形状を有している。しかし、繊維方向が異なる2枚のプリプレグシート50、70は、どちらかを裏返さない限り重ね合わせることが出来ない。同様に、平面座標OXYに対して0度の繊維方向84を有するプリプレグシート80の各パーツと、同じく90度の繊維方向64を有するプリプレグシート60の各パーツとは、どちらも長方形の形状を有しており、その長手方向が繊維方向に一致するという特徴をも共有しているが、その寸法または縦横比で区別することが可能である。このように、プリプレグシート50、60、70、80の形状および繊維方向54、64、74、84の対応関係は、前者を区別することで後者の判定が可能になることが好ましい。次に、CCDカメラは、プリプレグシートの形状を撮像して画像データを生成する。画像認識処理装置は、画像認識処理ソフトを実行し、画像データを処理することで、撮像したプリプレグシートの形状が上記の4種類のいずれであるかを判定する。画像認識処理装置は、判定したプリプレグシートの形状および繊維方向の対応関係を示すデータを参照することで、プリプレグシートの繊維方向を判定することが出来る。
 なお、ハンド部121は、吸着部材以外の、例えばプリプレグシート50を挟持して保持できる構成を備えていてもよく、また、シートを掴持できる構成であればさらに他の部材を利用しても構わない。また、制御部16、及び、判定部161は、可動アーム12に一体化して設ける必要はなく、別途、制御部16、及び、判定部161を備えた新たな機構として設けてもよい。
 載置台13は、プリプレグシート50を任意の位置で水平に支持することが可能な平面板形状を有しており、可動アーム12により掴持されて移動された保護シート40が貼付されたプリプレグシート50が載置される。
 ここで、プリプレグシート50は、載置台13の上に、剥離させる保護シート40を上面として載置される。言い換えれば、プリプレグシート50の、保護シートが貼付されていない方の面を下面とすることで、プリプレグシート50の下面の粘着性により、載置台13におけるプリプレグシート50の位置が固定されやすくなる。また、プリプレグシート50は、プリプレグシート50の端部55、または、角部56の一部分が載置台13の端部131からはみだすように配置される。ここで、プリプレグシート50のうち、載置台13の端部131からはみ出した部分は、剥離契機部14がプリプレグシート50に物理的な衝撃を与えるたたきしろ57として用いられる。また、載置台13には、プリプレグシート50を保持する保定器具や、真空吸着や静電気によりプリプレグシート50を保持する機構などを設けてもよい。
 剥離契機部14は、上面に保護シート40が貼付された状態で載置台13に載置されたプリプレグシート50のたたきしろ57の部分において、保護シート40に直接物理的な衝撃を与えることで、保護シート40と、プリプレグシート50との間に、部分的な剥離を生じさせる。
 図4Aは、本発明の一実施形態に係る剥離契機部14の要部を示す図である。図4Aの剥離契機部14は、図2のモーター141と、モーター141の動力で回転する回転軸142と、回転軸142に設けられた第1羽根部143および第2羽根部144とを備えている。モーター141の動力が伝達される回転軸142は、回転軸142と共に回転する羽根部143、144が、プリプレグシート50および保護シート40のうち、たたきしろ57の部分に、直接、物理的な衝撃を与えることが出来る位置に配置される。回転軸142は、モーター141の回転軸に一体化されていても良いし、モーター141の回転軸から動力を伝達されて回転する別の回転軸142であっても良い。
 ここで、本発明の発明者らは、保護シート40のプリプレグシート50からの部分的な剥離は、載置台13の端部131から、プリプレグシート50および保護シート40の端部55、または、角部56をたたきしろ57として、所定の長さだけはみだすように配置させることにより、保護シート40の部分的な剥離効果が高まることを見出した。また、効果的に保護シート40を剥離させるために、たたきしろ57の長さは20mmから30mmまでに設定することが好ましい。
 さらに前述したとおり、一枚のプリプレグシート50の繊維は、略同一方向に配列されているが、保護シート40のプリプレグシート50からの剥離を行う際には、以下の3つの条件を満たすことで、保護シートの剥離効果が高くなることを、本発明の発明者らは見出した。
 すなわち、第1の条件として、たたきしろ57がはみでる載置台13の端部131と、羽根部143、144の先端部分のそれぞれが、略直線的な形状を有しており、かつ、羽根部143、144がたたきしろ57に衝突する瞬間に、羽根部143、144の先端部分と、載置台13の端部131とが、平行であること。
 第2の条件として、羽根部143、144がたたきしろ57に衝突する瞬間に、羽根部143、144の先端部分から、載置台13の端部131までのギャップ58が、十分に短いこと。図4Bは、本実施形態に係るギャップ58の一例を示す図である。第2の条件に関連して、ギャップ58の長さは、1mm(ミリメートル)より長く、2.5mmよりも短いことが好ましい。ただし、ギャップ58の長さの好ましい範囲は、プリプレグシート50および保護シート40のそれぞれの厚さの合計や、プリプレグシート50の繊維方向54と、載置台13の端部131の端部辺方向132との間の交差角度59や、羽根部143、144の枚数および素材などに応じて、適宜に調節出来ることが好ましい。図4Cは、本実施形態に係る端部辺方向132の一例を示す図である。図4Dは、本実施形態に係る交差角度59の一例を示す図である。
 第3の条件として、載置台13の端部131の端部辺方向132と、プリプレグシート50の繊維方向54との間の交差角度59が、十分に大きいこと。この第3の条件は、言い換えれば、剥離契機部14の羽根部143、144による物理的な衝撃が、プリプレグシート50の繊維を曲げようとする方向に加わるように、プリプレグシート50を載置台13に対して配置することを意味する。この第3の条件に関連して、本発明の一実施形態に係るプリプレグ用保護シートの剥離装置1は、まず、判定部161によりプリプレグシート50の繊維方向54を判別する。次に、制御部16により、プリプレグシート50の繊維方向54と、載置台13の端部131の端部辺方向132との間の交差角度59が、好ましい範囲に含まれるように、可動アーム12のハンド部121の方向を、可動部122および回転部124を適宜に回転させて制御する。このようにして、本実施形態によるプリプレグ用保護シートの剥離装置1は、保護シート40が貼付されたプリプレグシート50を、端部131に対して好ましい位置および角度で、載置台13上に載置することができる。
 ここで、プリプレグシート50の繊維方向54と、端部辺方向132との間の交差角度59が、10度から170度までの範囲に含まれるようにプリプレグシート50を載置台13に載置することが好ましい。この交差角度59は、30度から150度までの範囲に含まれることがより好ましく、60度から120度までの範囲に含まれることがさらに好ましく、90度に等しいことが理想的である。
 また、羽根部143、144のそれぞれは、例えばゴムなどの弾性体からなる長方形状の薄板であり、長方形状の短辺が回転軸142に沿うように配置されている。また、羽根部143、144は回転軸142に、1枚だけ、または複数枚、設けられていてもよい。例えば、羽根部143、144のそれぞれの形状は、長辺が60mm、厚み2mmの長方形状とすることが好ましい。なお、本発明に係る羽根部143、144は、直方形状の薄板に限られず、載置台からはみだしたプリプレグシート50および保護シート40のたたきしろ57に物理的な衝撃を与えることが可能な形状であればよい。
 剥離部15は、保護シート40のうち、プリプレグシート50から部分的に剥離された部分を保持して移動させることで、プリプレグシート50の全面から保護シート40を完全に剥離させる。ここで、図2に示すように本発明の一実施形態に係るプリプレグ用保護シートの剥離装置1は、可動アーム12のハンド部121に剥離部15と同様の機能をもたせ、すなわち、剥離部を可動アーム12に一体化してもよい。
 図4Eは、本発明の一実施形態に係る剥離部15の要部を示す図である。図4Eの剥離部15は、保護シート40を真空吸着させる吸着パッド151と、吸着パッド151を上下方向に昇降可能に支持するエアシリンダーなどを含む可動部152を備える。吸着パッド151は、保護シート40のうち、載置台13からはみだしたたたきしろ57の、剥離契機部14によりプリプレグシート50から剥離させられた部分を吸着し、その状態のまま可動部152の動作により上昇することで、保護シート40をプリプレグシート50の全面から剥離する。
 剥離部15は、回転部124を介して可動アーム12に設けられていてもよいし、または、吸着パッド151を設けた別の可動アームを設けて剥離部15として用いてもよい。ここで、剥離部15は、吸着部材による剥離方法に限られない。剥離部15は、例えば、保護シート40を挟持して保持できる構成であってもよく、保護シート40を掴持できる構成であれば他の部材を剥離部15として利用しても構わない。
 また、本実施形態に係るプリプレグ用保護シートの剥離装置1には、保護シート40が貼付されたプリプレグシート50に対してエア146を噴きつけるエアノズル145が設けられてもよい。剥離契機部14を動作する工程時に、載置台13からはみでたたたきしろ57の端部に対して、エア146を噴きつけることで、剥離契機部14の剥離効率を向上させることができる。また、効果的に保護シート40を剥離するためには、載置台13からはみでたたたきしろ57の端部に向けて、その下方からエア146を噴出することが可能な位置に、エアノズル145を配置することが好ましい。
 次に本実施形態に係るプリプレグ用保護シートの剥離装置1の動作、すなわち本実施形態に係るプリプレグ用保護シートの剥離方法について説明する。図5は、本発明の一実施形態に係るプリプレグ用保護シートの剥離方法の各工程の一例を示すフローチャートである。まず、可動アーム12は、保護シート40が貼付された状態のプリプレグシート50を保持して移動させ、プリプレグシート50および保護シート40の端部55、又は、角部56が、剥離契機部14から衝撃を受けるたたきしろ57として、載置台13の端部131から所定の長さだけはみでるように、載置台13上に配置する(ステップS2)。
 ここで、可動アーム12は、判定部161によりプリプレグシート50の繊維方向54を事前に判定し(ステップS1)、プリプレグシート50の繊維方向54と、載置台13の端部131の端部辺方向132との間の交差角度59が好ましい範囲に含まれるように制御してプリプレグシート50を配置する。
 次に、剥離契機部14において、モーター141の動作により回転軸142が回転し、回転軸142に設けられた羽根部143、144が直接、保護シート40に接触して物理的な衝撃を与え、保護シート40とプリプレグシート50とを部分的に剥離させることで、保護シート40がめくりあがるような状況が得られる(ステップS3)。ここで、プリプレグ用保護シートの剥離装置1に設けられたエアノズル145が保護シート40に対してエア146を噴出することで、効率的に保護シート40とプリプレグシート50との部分的な剥離を誘発させてもよい(ステップS4)。
 次に、所定の時間が経過した後に、剥離部15の可動部152を駆動させ、エアシリンダーなどを用いて吸着パッド151を降下させて部分的な剥離状態にある保護シート40の吸着を試みる(ステップS5)。
 次に、所定の時間が経過した後、再び剥離部15の可動部152を駆動させ吸着パッド151を上昇させる。ここで、剥離部15が保護シート40を吸着している場合は(ステップS6の「YES」)、可動アーム12が駆動し、保護シート40を移動することで、プリプレグシート50の全面から保護シート40を剥離出来る(ステップS7)。
 一方、剥離部15が保護シート40を吸着していない、または、吸着が不十分である場合は(ステップS6のNO)、再び、所定の時間、剥離契機部14を駆動させ、再び剥離部15の可動部152を駆動させる(ステップS3)。以後、保護シート40がプリプレグシート50の全面から剥離されるまでの間、剥離契機部14を駆動させる工程と、剥離部15を駆動させる工程とを繰り返す。
 以上、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明したが、各実施形態における各構成、及び、それらの組み合わせ等は一例であり、実施形態に示される構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、発明の範囲を限定する趣旨ではない。また、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及び、その他の変更が可能である。
 本出願は、2017年3月10日に出願された日本国特許出願(JP 2017-046076)に基づいており、優先権を主張する。該出願の内容は、全て引用により、本出願に組み込まれる。

Claims (5)

  1.  載置台と、
     保護シートが貼付されたプリプレグシートを保持して前記載置台の上に移動し、前記プリプレグシートおよび前記保護シートの端部が前記載置台から食み出るように配置する可動アームと、
     前記保護シートの少なくとも一部分が前記プリプレグシートから剥離するように、前記プリプレグシートおよび前記保護シートのうち、前記載置台から食み出た部分に対して衝撃を与える剥離契機部と、
     前記保護シートを吸着し、前記プリプレグシートから前記保護シートを完全に剥離する剥離部と
    を備える
     剥離装置。
  2.  前記プリプレグシートの繊維方向を判別する判定部と、
     前記プリプレグシートの前記繊維方向である第1方向と、前記載置台の、前記プリプレグシートおよび前記保護シートが食み出る端部の方向である第2方向との間の角度が、30度より大きく、かつ、150度より小さくなるように制御する制御部とをさらに備える
     請求項1に記載のプリプレグ用保護シートの剥離装置。
  3.  前記剥離契機部は、
     モーターと、
     前記モーターの動力で回転する回転軸と、
     前記回転軸に沿って設けられた羽根部と
    を備える
     請求項2に記載の剥離装置。
  4.  部分的に剥離された前記保護シートに対してエアを噴出して前記保護シートの剥離を誘発するエアノズルをさらに備える
     請求項3に記載の剥離装置。
  5.  プリプレグシートの繊維方向を判定する工程と、
     前記プリプレグシートの繊維を曲げようとする方向から前記プリプレグシートに貼付された保護シートに対して、物理的な衝撃を与えて、前記プリプレグシートと前記保護シートとを部分的に剥離させる工程と、
     部分的に剥離した前記保護シートを保持して移動させ、前記プリプレグシートの全面から前記保護シートを剥離させる工程と
    を備えた
     剥離方法。
     
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