WO2020084875A1 - プリプレグ自動積層装置 - Google Patents

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WO2020084875A1
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prepreg
sheet
cutting
prepreg sheet
cutter
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PCT/JP2019/031948
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English (en)
French (fr)
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将幸 河野
山崎　幸治
幸文 外山
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • B29C2793/00—Shaping techniques involving a cutting or machining operation
    • B29C2793/0027—Cutting off

Definitions

  • the present invention relates to a prepreg automatic laminating apparatus.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2018-200319 filed in Japan on October 24, 2018, and the content thereof is incorporated herein.
  • a prepreg laminate formed by laminating a plurality of resin-impregnated prepreg sheets is used.
  • the resin with which the fiber sheet is impregnated an ultraviolet curable resin or a thermosetting resin that is in a semi-cured state (incompletely cured state) and has adhesiveness is used.
  • the prepreg laminated body is formed by removing the release sheet from the prepreg sheet and integrally laminating a plurality of prepreg sheets while intersecting the fiber directions. That is, the prepreg laminate is obtained by laminating, for example, a prepreg sheet (angular layer) in which the fiber direction is oriented at 45 degrees or 90 degrees on a prepreg sheet (0 degree layer) in which the fiber direction is oriented at 0 degree direction. Further, it is manufactured by repeating a step of laminating a prepreg sheet (0 degree layer) in which the fiber direction is oriented in the 0 degree direction.
  • Patent Document 1 discloses an automatic prepreg laminating apparatus including a laminating stage that extends in one direction and has a top surface on which prepreg sheets are laminated, and a prepreg laminating head.
  • the prepreg laminating head disclosed in Patent Document 1 includes a supply roller, a support roller, a rotary die cutter, a pair of guide rollers, a scraper roller, a plurality of compactors (laminating shoes), a release sheet collecting roller, Equipped with.
  • the supply roller supplies the prepreg sheet to which the release sheet is attached.
  • the support roller supports the prepreg sheet to which the release sheet is attached.
  • the rotary die cutter is provided on the supply roller side. The rotary die cutter forms a prepreg cutting portion by cutting only the width direction of the prepreg sheet so as not to cut the release sheet. Therefore, the width of the prepreg cutting portion in the feeding direction of the prepreg sheet is equal to the width of the prepreg sheet.
  • the pair of guide rollers guide the prepreg sheet sent from the support roller.
  • the scraper roller separates the release sheet from the prepreg sheet.
  • the plurality of compactors (laminated shoes) are arranged so as to be movable back and forth in the fiber direction of the prepreg sheet.
  • the plurality of compactors presses the prepreg cutting portion from the release sheet side, so that the prepreg sheet is placed on the upper surface of the laminating stage or another prepreg sheet arranged on the laminating stage.
  • the prepreg cutting part is laminated on.
  • the release sheet collecting roller collects the release sheet.
  • an object of the present invention is to provide an automatic prepreg laminating apparatus capable of easily cutting a prepreg cutting portion having a width narrower than the width of the prepreg sheet from the prepreg sheet in a short time.
  • a laminating stage extending in one direction, and on the laminating stage or another prepreg sheet arranged on the laminating stage, A prepreg sheet that feeds a prepreg sheet attached to one surface of a release sheet, is provided on the downstream side of the wrapping section and in the preceding stage of the laminating stage, and cuts the prepreg sheet only in the width direction to obtain a prepreg.
  • a cutter unit that cuts out a prepreg cutout unit in which a cutting unit and an unnecessary portion are integrated, a winding unit that winds a release sheet separated from the prepreg sheet, and the winding unit is arranged in the one direction, and from the winding unit side,
  • a prepreg including a plurality of compactors that presses the prepreg cutting portion via the release sheet by moving in a direction toward the winding portion side.
  • a prepreg laminating head the prepreg laminating head is provided in a stage before the laminating stage, and cuts the prepreg sheet in a feeding direction of the prepreg sheet, thereby eliminating a portion corresponding to the prepreg cutting portion and the unnecessary portion. It has a cutting mechanism which separates a part corresponding to a part, and a control device which controls the cutting mechanism.
  • a cutter portion for cutting the prepreg sheet only in the width direction and a portion provided in the preceding stage of the laminating stage, and cutting the prepreg sheet in the feeding direction of the prepreg sheet do not need a portion corresponding to the prepreg cutting portion.
  • a cutting mechanism for separating the part corresponding to the part and a control device for controlling the cutting mechanism it becomes possible to automatically cut out the prepreg cutting part having a width narrower than the width of the prepreg sheet. .
  • the prepreg cutting portion having a width narrower than the width of the prepreg sheet can be cut out easily and in a short time. .
  • the cutting mechanism is disposed between the winding unit and the cutter unit, and has a base plate having an upper surface in contact with the other surface of the release sheet. And a plurality of pressing rollers arranged above the base plate and abutting the prepreg sheet arranged on the base plate, and the periphery of the area pressed by the plurality of pressing rollers of the prepreg sheet.
  • a base plate having an upper surface that comes into contact with the other surface of the release sheet, a plurality of pressing rollers abutting on the prepreg sheet arranged on the base plate, and the periphery of the area pressed by the plurality of pressing rollers.
  • some of the plurality of pressing rollers are arranged in a feeding direction of the prepreg sheet to form a first row. And the remaining pressing rollers are arranged so as to be adjacent to the pressing rollers forming the first row in the width direction of the prepreg sheet, forming a second row, and the first row A gap may be formed between and the second row, and the tip end portion of the cutter body may be inserted and arranged in the gap.
  • the tip portion of the cutter body is inserted and arranged in the gap formed between the first row composed of part of the pressing rollers and the second row composed of the remaining pressing rollers.
  • This makes it possible to cut the prepreg sheet located between the prepreg sheet pressed by the first row and the prepreg sheet pressed by the second row.
  • both widthwise sides of the cutting position are pressed, so that the positional accuracy of the position where the cutter body cuts can be improved.
  • the control device when cutting the prepreg sheet using the cutting mechanism, the plurality of pressing rollers are abutted on the prepreg sheet and
  • the elevating unit may be controlled so that the tip of the cutter body is located below the prepreg sheet and at a position that does not divide the release sheet.
  • the cutter body may be an ultrasonic cutter.
  • the prepreg sheet can be cut with high accuracy.
  • a prepreg cutting portion having a width narrower than the width of the prepreg sheet can be easily cut out from the prepreg sheet in a short time.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line B 1 -B 2 of the structure shown in FIG. 3.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A 1 -A 2 of the structure shown in FIG. 1. It is a top view for explaining operation of a plurality of compactors.
  • FIG. 1 is a view of an automatic prepreg laminating apparatus 10 of the present embodiment as seen from the F direction shown in FIG.
  • some of the plurality of arrows indicate the rotation directions of the constituent elements of the prepreg automatic laminating apparatus 10, and the remaining arrows indicate the feed directions of the release sheet 41 and the prepreg sheet 42. There is.
  • G indicates the direction in which the compactors 35A to 35F move when the prepreg cutting portion 42B is pressed.
  • C1 is a cutting position where the cutting mechanism 20 cuts the prepreg sheet 42 (hereinafter, referred to as “cutting position C1”)
  • C2 and C3 are cutting positions where the rotary die cutter 24, which is a cutter unit, cuts the prepreg sheet 42.
  • cutting positions C2, C3 are cutting positions that are not pressed against the release sheet 41.
  • compactors 35C to 35F indicated by dotted lines are compactors that are not pressed against the release sheet 41.
  • 1, 3, and 5, Z indicates the vertical direction. 4 and 6, the X direction indicates the width direction of the prepreg sheet 42 orthogonal to the Z direction and the Y direction, and the Y direction indicates the feeding direction of the prepreg sheet 42 orthogonal to the X direction and the Z direction. There is.
  • the upper surface 6a of another prepreg sheet 6 that is arranged on the upper surface 11a of the laminating stage 11 and constitutes the uppermost layer of the prepreg laminated body 5 in the middle of manufacturing in which a plurality of prepreg sheets are laminated (during manufacturing)
  • the following description will be given taking as an example the case where the prepreg cutting portion 42B is laminated on the upper surface 5a) of the prepreg laminate 5.
  • the prepreg automatic laminating apparatus 10 has a laminating stage 11 and a prepreg laminating head 13.
  • the laminated stage 11 extends in the Y direction.
  • the upper surface 11a of the laminated stage 11 is a flat surface.
  • the prepreg laminated body 5 which is being manufactured is placed on the upper surface 11 a of the laminating stage 11, the prepreg laminated body 5 which is being manufactured is placed.
  • the upper surface 5a of the prepreg laminated body 5 is constituted by the upper surface 6a of another prepreg sheet 6 which constitutes the uppermost layer of the prepreg laminated body 5.
  • the prepreg laminating head 13 includes a winding unit 18, support rollers 19 and 23, a cutting mechanism 20, a rotary die cutter 24 (cutter unit), a clamp unit 25, guide rollers 26 and 27, and a scraper roller 29.
  • the winding unit 31, the rotation driving unit 33, the compactors 35A to 35F, the compactor elevating mechanism 37, and the control device 38 are included.
  • the winding unit 18 is provided on one side in the width direction of the stacking stage 11 and above the stacking stage 11.
  • the winding unit 18 is a columnar member that is rotatable around the rotation axis.
  • a sheet member 44 is wound around the outer peripheral surface of the winding unit 18.
  • the sheet member 44 is configured such that the prepreg sheet 42 is attached to one surface 41 a of the release sheet 41.
  • the release sheet 41 is arranged on the side facing the outer peripheral surface of the winding unit 18.
  • the winding unit 18 sends out the sheet member 44 in a direction toward the support roller 19.
  • the support roller 19 is provided on one side in the width direction of the laminating stage 11.
  • the support roller 19 is arranged at a position away from the winding unit 18 on one side in the width direction of the laminated stage 11.
  • the outer peripheral surface of the support roller 19 is in contact with the other surface 41b of the release sheet 41 that constitutes the sheet member 44 sent from the winding unit 18.
  • the support roller 19 has a cylindrical shape and is configured to be rotatable around a rotation axis.
  • the support roller 19 supports the sheet member 44 located between the winding unit 18 and the support roller 19 so that the sheet member 44 is horizontal.
  • the cutting mechanism 20 includes a base plate 51, a cutting unit 53, and a lifting unit 55.
  • the base plate 51 is provided at a position where the sheet member 44 located between the winding unit 18 and the support roller 19 can be horizontally supported.
  • the base plate 51 has an upper surface 51a that contacts the other surface 41b of the release sheet 41 that forms the sheet member 44.
  • the position of the base plate 51 is regulated by being supported by a supporting member (not shown).
  • the cutting portion 53 is arranged above the prepreg sheet 42 arranged on the base plate 51.
  • the cutting portion 53 includes a roller support portion 57, pressing rollers 61 to 66 (a plurality of pressing rollers), a gap 68, rotating shafts 71 to 73, and a cutter body 75.
  • the roller support portion 57 has a fixed portion 57A and protruding portions 57B and 57C.
  • the fixed portion 57A extends in the Z direction and is fixed to the elevating portion 55.
  • the protruding portion 57B extends in the feeding direction of the sheet member 44 from the lower portion of the fixed portion 57A.
  • the projecting portion 57C extends in the feeding direction of the sheet member 44 from the lower portion of the fixed portion 57A.
  • the projecting portion 57C faces the projecting portion 57B in the width direction of the sheet member 44 with a space provided between the projecting portion 57C and the projecting portion 57B.
  • the pressure rollers 61 to 63 (a part of the plurality of pressure rollers) are arranged in the order of the pressure roller 61, the pressure roller 62, and the pressure roller 63 in the direction from the winding unit 18 toward the support roller 19.
  • the pressing rollers 61 to 63 are arranged so that the sheet member 44 can be conveyed.
  • the pressing rollers 61 to 63 form a first row L1 extending in the feeding direction of the sheet member 44.
  • the pressing rollers 61 to 63 are provided between the protruding portions 57B and 57C.
  • the pressing rollers 61 to 63 are arranged on the side of the protruding portion 57B.
  • the pressure rollers 64 to 66 (the remaining portions of the plurality of pressure rollers) are arranged in the order of the pressure roller 64, the pressure roller 65, and the pressure roller 66 in the direction from the winding unit 18 to the support roller 19.
  • the pressing rollers 64 to 66 are arranged so that the sheet member 44 can be conveyed.
  • the pressing rollers 64 to 66 form a second row L2 extending in the feeding direction of the sheet member 44.
  • the pressing rollers 64 to 66 are provided between the first row L1 and the protrusion 57C. That is, the pressing rollers 64 to 66 are arranged on the side of the protrusion 57C.
  • the pressing rollers 64 to 66 configured as described above press the prepreg sheet 42 in the conveying state when the cutting portion 53 descends and is in contact with the one surface 42a of the prepreg sheet 42 (see FIG. 3). On the other hand, the pressing rollers 64 to 66 separate above the one surface 42a of the prepreg sheet 42 when the cutting portion 53 rises from the state shown in FIG. 3 (see FIG. 1).
  • the gap 68 is formed between the first row L1 and the second row L2.
  • the gap 68 extends in the feeding direction of the sheet member 44.
  • the size of the gap 68 in the width direction of the prepreg sheet 42 is set so that the tip portion 75A of the cutter body 75 can be inserted.
  • the rotating shaft 71 extends in the width direction of the prepreg sheet 42 and penetrates the pressing rollers 61 and 64.
  • the rotating shaft 71 has one end rotatably supported by the protrusion 57B and the other end rotatably supported by the protrusion 57C. As a result, when the pressing rollers 61 and 64 are rotated, the rotating shaft 71 also rotates together with the pressing rollers 61 and 64.
  • the rotating shaft 72 extends in the width direction of the prepreg sheet 42 and penetrates the pressing rollers 62 and 65.
  • One end of the rotating shaft 72 is rotatably supported by the protrusion 57B, and the other end is rotatably supported by the protrusion 57C.
  • the rotating shaft 72 also rotates together with the pressing rollers 62 and 65.
  • the rotating shaft 73 extends in the width direction of the prepreg sheet 42 and penetrates the pressing rollers 63 and 66.
  • One end of the rotating shaft 73 is rotatably supported by the protrusion 57B, and the other end is rotatably supported by the protrusion 57C.
  • the rotary shaft 73 also rotates together with the pressing rollers 63 and 66.
  • the cutter body 75 is for cutting the prepreg sheet 42 in the feeding direction of the sheet member 44.
  • the cutter body 75 extends in the Z direction and is arranged at the center of the prepreg sheet 42 in the width direction.
  • the tip 75A of the cutter body 75 is inserted into the gap 68.
  • the front end 75AA of the front end portion 75A projects below the pressing rollers 61 to 66 for cutting the prepreg sheet 42.
  • the protrusion amount of the tip end 75AA with respect to the lower ends of the pressing rollers 61 to 66 can be appropriately set in consideration of the thickness of the prepreg sheet 42 and the thickness of the release sheet 41. Specifically, the protrusion amount of the tip end 75AA is such that the prepreg sheet 42 can be cut in the thickness direction and the release sheet 41 is not cut (a size that can cut only a part of the release sheet 41 in the thickness direction. It is said that.
  • the cutter body 75 configured as described above is brought into contact with the prepreg sheet 42 moving in the feeding direction, so that the cutting position C1 located at the center of the portion of the prepreg sheet 42 corresponding to the prepreg cutout portion 42A. Disconnect.
  • the prepreg cutout portion 42A has a structure in which a prepreg cutting portion 42B laminated on the upper surface 6a of another prepreg sheet 6 and an unnecessary portion 42C which is an unnecessary portion are integrally configured.
  • the cutter body 75 for example, an ultrasonic cutter can be used. As described above, by using the ultrasonic cutter as the cutter main body 75, the prepreg sheet 42 can be accurately cut. For example, when the thickness of the release sheet is 0.07 mm, the thickness of the prepreg sheet 42 is 0.19 mm, and the cutter body 75 is an ultrasonic cutter, the depth of the tip end portion 75A of the cutter body 75 inserted into the sheet member 44 is deep.
  • the height D1 can be set to, for example, 0.25 mm.
  • the length M1 of the tip of the cutter body 75 can be set to 0.25 mm or more, for example.
  • the elevating part 55 is provided above the cutting part 53 and is connected to the cutting part 53.
  • the elevating part 55 elevates the cutting part 53 with respect to the sheet member 44.
  • the support roller 23 is provided on one side in the width direction of the laminated stage 11.
  • the support roller 23 is arranged below the position of the support roller 19 and at a position farther from the stacking stage 11 than the support roller 19 in the X direction.
  • the support roller 23 has a cylindrical shape and is configured to be rotatable around a rotation axis.
  • the outer peripheral surface of the support roller 23 is in contact with the other surface 41b of the release sheet 41 that constitutes the sheet member 44 via the support roller 19.
  • the support roller 23 supports the sheet member 44 so that the sheet member 44 passing through the support roller 19 faces the upper surface 6a side of the other prepreg sheet 6.
  • the rotary die cutter 24 is provided between the support roller 19 and the support roller 23.
  • the rotary die cutter 24 cuts the width direction of the prepreg sheet 42 that forms the sheet member 44 disposed between the support roller 19 and the support roller 23.
  • the rotary die cutter 24 cuts the cutting positions C2 and C3 for cutting out the prepreg cutting part 42A cut at the cutting position C1 to form a prepreg cutting part 42B and an unnecessary portion 42C which are separated from each other.
  • the prepreg cutting portion 42B and the unnecessary portion 42C are conveyed to the support roller 23 arranged in the subsequent stage of the rotary die cutter 24 while being attached to the release sheet 41.
  • the rotary die cutter 24 cuts out the prepreg cutout portion 42A in which the prepreg cutting portion 42B and the unnecessary portion 42C are integrated.
  • the clamp portion 25 is arranged between the support roller 19 and the rotary die cutter 24.
  • the clamp part 25 regulates the position of the sheet member 44 by clamping the sheet member 44 located between the support roller 19 and the rotary die cutter 24.
  • the guide roller 26 is provided on one side in the width direction of the laminated stage 11.
  • the guide roller 26 is arranged at a position lower than the support roller 23 and closer to the stacking stage 11 than the support roller 23.
  • the guide roller 26 has a columnar shape and is configured to be rotatable around a rotation axis.
  • the outer peripheral surface of the guide roller 26 is in contact with the other surface 41b of the release sheet 41 that constitutes the sheet member 44.
  • the guide roller 26 guides the prepreg sheet 42 to the upper surface 6 a of the other prepreg sheet 6.
  • the guide roller 27 is provided on the other side in the width direction of the laminated stage 11.
  • the guide roller 27 has a columnar shape and is configured to be rotatable around a rotation axis.
  • the outer peripheral surface of the guide roller 27 is in contact with the other surface 41b of the release sheet 41.
  • the guide roller 27 guides the release sheet 41 in the direction toward the winding unit 31.
  • the scraper roller 29 is provided on the other side in the width direction of the laminating stage 11.
  • the scraper roller 29 is provided between the guide roller 27 and the laminating stage 11.
  • the scraper roller 29 has a columnar shape and is rotatable around a rotation axis.
  • the outer peripheral surface of the scraper roller 29 is in contact with the one surface 41 a of the release sheet 41.
  • the scraper roller 29 peels the release sheet 41 from the prepreg sheet 42.
  • the winding unit 31 is arranged at a position above the guide roller 27 and at a position where the distance to the laminating stage 11 is farther than the guide roller 27.
  • the winding unit 31 has a columnar shape and is configured to be rotatable around a rotation axis.
  • the outer peripheral surface of the winding unit 31 is in contact with the other surface 41b of the release sheet 41.
  • the winding unit 31 winds the release sheet 41 when rotated.
  • the rotation drive unit 33 is a drive unit for rotating the winding unit 31.
  • the winding unit 31 is rotated by the rotation driving unit 33, the release sheet 41 is wound up.
  • the rotation of the winding unit 31 is stopped, the winding of the release sheet 41 is stopped.
  • the compactors 35A to 35F are arranged so as to be adjacent to each other in the order of the compactor 35A, the compactor 35B, the compactor 35C, the compactor 35D, the compactor 35E, and the compactor 35F in the Y direction from the prepreg cutting portion 42B to the unnecessary portion 42C.
  • the compactors 35A to 35F are arranged above the sheet member 44 located above the stacking stage 11.
  • Each of the compactors 35A to 35F is configured independently of the other compactors (four compactors of the compactors 35A to 35F). As a result, each of the compactors 35A to 35F is configured to be able to move up and down independently of the other compactors.
  • the compactors 35A to 35F form the lower parts of the compactors 35A to 35F and have arcuate convex portions 81A protruding in a downward direction from above.
  • the convex portion 81A presses the release sheet 41
  • only the prepreg cutting portion 42B is pressed via the release sheet 41.
  • the compactors 35A to 35F move integrally in the G direction.
  • the prepreg automatic laminating apparatus 10 has a head orientation adjusting mechanism (not shown) that changes the orientation of the prepreg laminating head 13 (the direction in which the sheet member 44 is supplied) with respect to the direction in which the laminating stage 11 or another prepreg sheet 6 extends. .
  • the head orientation adjusting mechanism changes the orientation of the compactors 35A to 35F so as to face the direction opposite to the feeding direction of the sheet member 44.
  • the compactor lifting mechanism 37 has lifting units 37A to 37F.
  • the elevating part 37A is provided above the compactor 35A and is connected to the compactor 35A.
  • the elevating part 37A elevates and lowers only the compactor 35A.
  • the elevating part 37B is provided above the compactor 35B and is connected to the compactor 35B.
  • the elevating part 37B elevates and lowers only the compactor 35B.
  • the elevating part 37C is provided above the compactor 35C and is connected to the compactor 35C.
  • the elevating part 37C elevates and lowers only the compactor 35C.
  • the elevating part 37D is provided above the compactor 35D and is connected to the compactor 35D.
  • the elevating part 37D elevates and lowers only the compactor 35D.
  • the elevating part 37E is provided above the compactor 35E and is connected to the compactor 35E.
  • the elevating part 37E elevates and lowers only the compactor 35E.
  • the elevating part 37F is provided above the compactor 35F and is connected to the compactor 35F.
  • the elevating part 37F elevates and lowers only the compactor 35F.
  • the control device 38 includes a lifting control unit 38A, a cutter control unit 38B, a clamp opening / closing control unit 38C, a rotation drive control unit 38D, and a compactor lifting control unit 38E.
  • the lifting control unit 38A is electrically connected to the lifting unit 55.
  • the elevation control unit 38A receives the information regarding the shapes of the prepreg cutout unit 42A and the prepreg cutting unit 42B and receives the winding-direction cutting command signal, it controls the elevation unit 55 to lower the cutting unit 53.
  • the cutting portion 53 is lowered to a position where the pressing rollers 61 to 66 can press the prepreg cutout portion 42A, and the cutter body 75 can cut the prepreg sheet 42.
  • the cutter body 75 cuts the cutting position C1 of the prepreg cutout portion 42A while the pressing rollers 61 to 66 press the prepreg cutout portion 42A. Thereafter, the elevating control unit 38A raises the cutting unit 53 to separate the pressing rollers 61 to 66 and the cutter main body 75 from the prepreg sheet 42.
  • the cutter control unit 38B is electrically connected to the rotary die cutter 24.
  • the cutter control unit 38B receives the information about the shapes of the prepreg cutting unit 42A and the prepreg cutting unit 42B and receives the width direction cutting command signal, it uses the rotary die cutter 24 to cut the prepregs corresponding to the cutting positions C2 and C3.
  • the sheet 42 is cut.
  • the prepreg cutting portion 42B and the unnecessary portion 42C are cut out.
  • the clamp opening / closing control unit 38C is electrically connected to the clamp unit 25.
  • the clamp opening / closing control unit 38C causes the clamp unit 25 to clamp the sheet member 44 and regulates the position of the sheet member 44.
  • the clamp opening / closing control unit 38C releases the clamp of the sheet member 44 by the clamp unit 25 when the pressing end command signal (a signal for ending the pressing of the prepreg cutting unit 42B) is input.
  • the rotation drive control unit 38D is electrically connected to the rotation drive unit 33.
  • the rotation drive control unit 38D controls the rotation drive unit 33 to stop the rotation of the winding unit 31.
  • the rotation drive control unit 38D controls the rotation drive unit 33 to restart the rotation of the winding unit 31.
  • the compactor lift control unit 38E is electrically connected to the lift units 37A to 37F.
  • the compactor lift control unit 38E independently controls the lift units 37A to 37F.
  • the compactor elevating / lowering control unit 38E controls the elevating / lowering units 37A to 37F based on drive programs corresponding to various shapes of the prepreg cutting unit 42B.
  • the drive program includes information about the height-direction positions of the compactors 35A to 35F in the initial state and information about the moving speed.
  • the compactor lifting control unit 38E causes the lifting and lowering units 37A to 37F to move the compactors by the lifting and lowering units 37A to 37F. Controls the elevation of 35A to 35F.
  • control device 38 takes as an example the case of pressing the prepreg cutting portion 42B having a parallelogram shape and having a width half the width of the prepreg sheet 42.
  • the pressing process of the prepreg cutting unit 42B that is performed will be described.
  • the clamp opening / closing control unit 38C clamps the sheet member 44, and the rotation drive control unit 38D stops the rotation of the winding unit 31.
  • the tension applied to the sheet member 44 becomes smaller than the tension when the sheet member 44 is wound.
  • the compactor elevating / lowering control unit 38E separates the compactors 35A to 35C located above the prepreg cutting unit 42B by the elevating units 37A to 37C at the pressing start position (the end of the prepreg cutting unit 42B located on the other side in the width direction).
  • the compactors 35A to 35C are lowered to a position where the sheet 41 can be pressed, and the compactors 35D to 35F located above the unnecessary portion 42C are separated from the release sheet 41 located above the unnecessary portion 42C. Raise.
  • the prepreg sheet 42 is peeled off due to the unnecessary portion 42C being pressed (the prepreg sheet 42 is separated from the release sheet 41). Peeling) can be suppressed.
  • the rotary die cutter 24 (cutter part) that cuts the prepreg sheet 42 only in the width direction and the prepreg sheet 42 provided in the preceding stage of the laminating stage 11 in the feeding direction of the prepreg sheet 42.
  • the prepreg cutting portion 42B having a width narrower than the width of the prepreg sheet 42 can be easily and quickly provided. It can be cut out.
  • the base plate 51 having an upper surface 51a that contacts the other surface 41b of the release sheet 41, the pressing rollers 61 to 66 contacting the prepreg sheet 42 arranged on the base plate 51, and the pressing rollers 61 to 66.
  • a cutting mechanism including a cutter body 75 for separating the pressed region into a portion corresponding to the prepreg cutting portion 42B and a portion corresponding to the unnecessary portion 42C, and an elevating portion 55 for elevating the cutting portion 53 with respect to the prepreg sheet 42. Since the cutter body 75 cuts the prepreg sheet 42 pressed by the pressing rollers 61 to 66, the position accuracy of the cutting position C1 where the cutter body 75 cuts can be improved.
  • the tip 75AA of the cutter body 75 protruding from the lower ends of the pressing rollers 61 to 66 is projected so that the release sheet 41 is not cut by the cutter body 75. It is possible to keep the amount constant. As a result, it is possible to stably separate only the prepreg sheet 42 while suppressing the separation of the release sheet 41.
  • the tip end portion 75A of the cutter body 75 is placed in the gap 68 formed between the first row L1 formed of the pressing rollers 61 to 63 and the second row L2 formed of the pressing rollers 64 to 66.
  • the prepreg sheet positioned between the prepreg cutting portion 42B pressed by the first row L1 and the prepreg cutting portion 42B pressed by the second row L2 by using the cutter body 75 by inserting and placing the prepreg sheet. 42 can be cut.
  • the control device 38 is used to bring the pressing rollers 61 to 66 into contact with the prepreg cutting section 42B via the release sheet 41, and the cutter body 75.
  • the elevating part 55 By controlling the elevating part 55 such that the tip end 75AA of the sheet is located below the prepreg sheet 42 and at a position that does not divide the release sheet 41, the release sheet 41 is not divided and only the prepreg sheet 42 is stabilized. Can be cut.
  • the present invention can be applied to a prepreg automatic laminating apparatus.

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Abstract

プリプレグシート（４２）を幅方向にのみ切断することで、プリプレグ切断部及び不要部分が一体とされたプリプレグ切出部（４２Ａ）を切り出すロータリダイカッター（カッター部）と、積層ステージの前段に設けられ、プリプレグシート（４２）の送り方向にプリプレグシート（４２）を切断することで、プリプレグ切断部に対応する部分と不要部分に対応する部分とを分離させる切断機構（２０）と、切断機構（２０）を制御する制御装置と、を有する。

Description

プリプレグ自動積層装置
　本発明は、プリプレグ自動積層装置に関する。
　本願は、２０１８年１０月２４日に、日本に出願された特願２０１８－２００３１９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　航空機の胴体や主翼等を製作する際には、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積層させることで形成されたプリプレグ積層体が用いられている。
　繊維シートに含浸させる樹脂としては、半硬化状態（不完全硬化状態）とされ、かつ粘着性を有する紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等が用いられている。
　プリプレグ積層体は、プリプレグシートから剥離シートを取り除き、繊維方向を交差させながら複数のプリプレグシートを一体に積層することで形成される。
　即ち、プリプレグ積層体は、繊維方向を０度方向に向けたプリプレグシート（０度層）の上に、例えば、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（角度層）を積層させ、さらに、繊維方向を０度方向に向けたプリプレグシート（０度層）を積層させる工程を繰り返し行うことで製造される。
　上記プリプレグ積層体を製造する際には、プリプレグ自動積層装置が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
　特許文献１には、一方向に延び、上面にプリプレグシートが積層される積層ステージと、プリプレグ積層ヘッドと、を備えたプリプレグ自動積層装置が開示されている。
　特許文献１に開示されたプリプレグ積層ヘッドは、供給ローラと、支持ローラと、ロータリダイカッターと、一対のガイドローラと、スクレーパーローラと、複数のコンパクタ（積層シュー）と、剥離シート回収ローラと、を備える。
　供給ローラは、剥離シートが取り付けられたプリプレグシートを供給する。支持ローラは、剥離シートが取り付けられたプリプレグシートを支持する。
　ロータリダイカッターは、供給ローラ側に設けられている。ロータリダイカッターは、剥離シートを切断しないように、プリプレグシートの幅方向のみを切断することで、プリプレグ切断部を形成する。このため、プリプレグシートの送り方向におけるプリプレグ切断部の幅は、プリプレグシートの幅と等しい。
　一対のガイドローラは、支持ローラから送られたプリプレグシートを案内する。スクレーパーローラは、プリプレグシートから剥離シートを剥離させる。
　複数のコンパクタ（積層シュー）は、プリプレグシートの繊維方向に進退自在に配設されている。複数のコンパクタは、一対のガイドローラの間に案内されたプリプレグシートのうち、プリプレグ切断部を剥離シート側から押圧することで、積層ステージの上面または積層ステージ上に配置された他のプリプレグシート上にプリプレグ切断部を積層させる。
　剥離シート回収ローラは、剥離シートを回収する。
特許第５４２２４３９号公報
　ところで、プリプレグ切断部には、プリプレグシートの幅よりも狭い幅とされたものがある。
　しかしながら、特許文献１に開示されたロータリダイカッターは、プリプレグシートの幅方向のみを切断するカッターであるため、プリプレグシートの送り方向にプリプレグシートを切断する際には、作業者がカッターを用いて手動で切断していた。
　このため、プリプレグシートを切断してプリプレグ切断部を形成する際の切断作業が非常に煩雑であった。
　そこで、本発明は、プリプレグシートからプリプレグシートの幅よりも狭い幅とされたプリプレグ切断部を容易かつ短時間で切り出すことの可能なプリプレグ自動積層装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の一態様に係るプリプレグ自動積層装置によれば、一方向に延びる積層ステージと、前記積層ステージ上または前記積層ステージ上に配置された他のプリプレグシート上に、剥離シートの一面に貼り付けられたプリプレグシートを送る巻送部、前記巻送部の下流側で、かつ前記積層ステージの前段に設けられ、前記プリプレグシートを幅方向にのみ切断することで、プリプレグ切断部及び不要部分が一体とされたプリプレグ切出部を切り出すカッター部、前記プリプレグシートから剥離された剥離シートを巻き取る巻取部、及び前記一方向に配置され、前記巻取部側から前記巻送部側に向かう方向に移動することで、前記剥離シートを介して前記プリプレグ切断部を押圧する複数のコンパクタを含むプリプレグ積層ヘッドと、を備え、前記プリプレグ積層ヘッドは、前記積層ステージの前段に設けられ、前記プリプレグシートの送り方向に前記プリプレグシートを切断することで、前記プリプレグ切断部に対応する部分と前記不要部分に対応する部分とを分離させる切断機構と、前記切断機構を制御する制御装置と、を有する。
　本発明によれば、プリプレグシートを幅方向にのみ切断するカッター部と、積層ステージの前段に設けられ、プリプレグシートの送り方向にプリプレグシートを切断することで、プリプレグ切断部に対応する部分と不要部分に対応する部分とを分離させる切断機構と、切断機構を制御する制御装置と、を有することで、プリプレグシートの幅よりも狭い幅とされたプリプレグ切断部を自動で切り出すことが可能となる。
　これにより、作業者がカッターでプリプレグ切断部と不要部分との間を切断する場合と比較して、プリプレグシートの幅よりも狭い幅とされたプリプレグ切断部を容易かつ短時間で切り出すことができる。
　また、上記本発明の一態様に係るプリプレグ自動積層装置において、　前記切断機構は、前記巻送部と前記カッター部との間に配置され、前記剥離シートの他面と接触する上面を有するベース板と、前記ベース板の上方に配置され、前記ベース板上に配置された前記プリプレグシートに当接される複数の押さえローラ、及び前記複数の押さえローラに押圧された領域の周囲を前記プリプレグシートの送り方向に切断することで、前記プリプレグシートの幅方向において前記プリプレグ切断部に対応する部分と前記不要部分に対応する部分とを分離させるカッター本体が一体とされた切断部と、前記制御装置と電気的に接続され、前記切断部を前記プリプレグシートに対して昇降させる昇降部と、を有してもよい。
　このように、剥離シートの他面と接触する上面を有するベース板と、ベース板上に配置されたプリプレグシートに当接される複数の押さえローラと、複数の押さえローラに押圧された領域の周囲をプリプレグシートの送り方向に切断することで、プリプレグシートの幅方向においてプリププリプレグ切断部に対応する部分と不要部分に対応する部分とを分離させるカッター本体と、切断部をプリプレグシートに対して昇降させる昇降部と、を有することで、カッター本体が複数の押さえローラにより押圧された領域の周囲を切断するため、カッター本体が切断する位置の位置精度を向上させることができる。
　また、複数の押さえローラとカッター本体とを一体に構成することで、カッター本体により剥離シートが分断されないように、押さえローラの下端から飛び出すカッター本体の先端の飛び出し量を一定にすることが可能となる。これにより、剥離シートが分断されることを抑制した上で、安定してプリプレグシートのみを分断することができる。
　また、上記本発明の一態様に係るプリプレグ自動積層装置において、前記複数の押さえローラのうち、一部の前記押さえローラは、前記プリプレグシートの送り方向に配置されて第１の列を構成しており、残部の前記押さえローラは、前記プリプレグシートの幅方向において前記第１の列を構成する押さえローラと互いに隣り合うように配置されて第２の列を構成しており、前記第１の列と前記第２の列との間には、隙間が形成されており、前記カッター本体の先端部は、前記隙間に挿入されて配置されていてもよい。
　このように、一部の押さえローラで構成された第１の列と残部の押さえローラで構成された第２の列との間に形成された隙間にカッター本体の先端部を挿入して配置させることにより、第１の列により押圧されたプリプレグシートと第２の列により押圧されたプリプレグシートとの間に位置するプリプレグシートを切断することが可能となる。
　これにより、切断位置の幅方向両側が押圧されることになるため、カッター本体が切断する位置の位置精度を向上させることができる。
　また、上記本発明の一態様に係るプリプレグ自動積層装置において、前記制御装置は、前記切断機構を用いて前記プリプレグシートを切断する際、前記複数の押さえローラが前記プリプレグシートに当接されるとともに、前記カッター本体の先端が前記プリプレグシートよりも下方でかつ前記剥離シートを分断しない位置に配置されるように前記昇降部を制御してもよい。
　このような制御を行う制御装置を有することで、剥離シートが分断されることなく、プリプレグシートのみを安定して分断することができる。
　また、上記本発明の一態様に係るプリプレグ自動積層装置において、前記カッター本体は、超音波カッターであってもよい。
　このように、カッター本体として超音波カッターを用いることで、精度良くプリプレグシートを切断することができる。
　本発明によれば、プリプレグシートからプリプレグシートの幅よりも狭い幅とされたプリプレグ切断部を容易かつ短時間で切り出すことができる。
本発明の実施形態に係るプリプレグ自動積層装置の概略構成を模式的に示す側面図である。 図１に示す制御装置の機能ブロック図である。 図１に示す切断機構がプリプレグシートを切断している様子を模式的に示す図である。 図３に示す構造体のＢ１－Ｂ２線方向の断面図である。 図１に示す構造体のＡ１－Ａ２線方向の断面図である。 複数のコンパクタの動作を説明するための平面図である。
　以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について詳細に説明する。
　（実施形態）
　図１～図６を参照して、本発明の実施形態に係るプリプレグ自動積層装置１０について説明する。
　図１は、本実施形態のプリプレグ自動積層装置１０を図６に示すＦ方向から視た図である。図１において、複数の矢印のうち、一部の矢印はプリプレグ自動積層装置１０を構成する構成要素の回転方向を示しており、残りの矢印は剥離シート４１及びプリプレグシート４２の送り方向を示している。
　図１及び図６において、Ｇはプリプレグ切断部４２Ｂの押圧時において、コンパクタ３５Ａ～３５Ｆが移動する方向を示している。
　図４において、Ｃ１は切断機構２０がプリプレグシート４２を切断する切断位置（以下、「切断位置Ｃ１」という）、Ｃ２，Ｃ３はカッター部であるロータリダイカッター２４がプリプレグシート４２を切断する切断位置（以下、「切断位置Ｃ２,Ｃ３」という）をそれぞれ示している。
　図６において、点線で示すコンパクタ３５Ｃ～３５Ｆは、剥離シート４１と押圧していない状態にあるコンパクタを示している。
　図１、図３、図５において、Ｚは鉛直方向を示している。図４及び図６において、Ｘ方向はＺ方向及びＹ方向に対して直交するプリプレグシート４２の幅方向、Ｙ方向はＸ方向及びＺ方向に対して直交するプリプレグシート４２の送り方向をそれぞれ示している。
　本実施形態では、一例として、積層ステージ１１の上面１１ａに配置され、複数のプリプレグシートが積層された製造途中のプリプレグ積層体５の最上層を構成する他のプリプレグシート６の上面６ａ（製造途中のプリプレグ積層体５の上面５ａ）に、プリプレグ切断部４２Ｂを積層させる場合を例に挙げて以下の説明をする。
　プリプレグ自動積層装置１０は、積層ステージ１１と、プリプレグ積層ヘッド１３と、を有する。
　積層ステージ１１は、Ｙ方向に延びている。積層ステージ１１の上面１１ａは、平坦な面とされている。積層ステージ１１の上面１１ａには、製造途中のプリプレグ積層体５が載置されている。プリプレグ積層体５の上面５ａは、プリプレグ積層体５の最上層を構成する他のプリプレグシート６の上面６ａにより構成されている。
　プリプレグ積層ヘッド１３は、巻送部１８と、支持ローラ１９，２３と、切断機構２０と、ロータリダイカッター２４（カッター部）と、クランプ部２５と、ガイドローラ２６，２７と、スクレーパーローラ２９と、巻取部３１と、回転駆動部３３と、コンパクタ３５Ａ～３５Ｆと、コンパクタ昇降機構３７と、制御装置３８と、を有する。
　巻送部１８は、積層ステージ１１の幅方向一方側で、かつ積層ステージ１１の上方に設けられている。巻送部１８は、回転軸回りに回転可能な円柱状の部材である。
　巻送部１８の外周面には、シート部材４４が巻回されている。シート部材４４は、剥離シート４１の一面４１ａにプリプレグシート４２が貼り付けられた構成とされている。剥離シート４１は、巻送部１８の外周面と対向する側に配置されている。
　巻送部１８は、シート部材４４を支持ローラ１９に向かう方向に送り出す。
　支持ローラ１９は、積層ステージ１１の幅方向一方側に設けられている。支持ローラ１９は、巻送部１８から積層ステージ１１の幅方向一方側に離れた位置に配置されている。支持ローラ１９の外周面は、巻送部１８から送り出されたシート部材４４を構成する剥離シート４１の他面４１ｂと接触している。
　支持ローラ１９は、円柱状とされており、回転軸回りに回転可能な構成とされている。支持ローラ１９は、巻送部１８と支持ローラ１９との間に位置するシート部材４４が水平となるように支持している。
　切断機構２０は、ベース板５１と、切断部５３と、昇降部５５と、を有する。
　ベース板５１は、巻送部１８と支持ローラ１９との間に位置するシート部材４４を水平支持可能な位置に設けられている。ベース板５１は、シート部材４４を構成する剥離シート４１の他面４１ｂと接触する上面５１ａを有する。ベース板５１の位置は、図示していない支持部材に支持されることで規制されている。
　切断部５３は、ベース板５１上に配置されたプリプレグシート４２の上方に配置されている。
　切断部５３は、ローラ支持部５７と、押さえローラ６１～６６（複数の押さえローラ）と、隙間６８と、回転軸７１～７３と、カッター本体７５と、を有する。
　ローラ支持部５７は、固定部５７Ａと、突出部５７Ｂ，５７Ｃと、を有する。
　固定部５７Ａは、Ｚ方向に延びており、昇降部５５に固定されている。
　突出部５７Ｂは、固定部５７Ａの下部からシート部材４４の送り方向に延びている。
　突出部５７Ｃは、固定部５７Ａの下部からシート部材４４の送り方向に延びている。突出部５７Ｃは、シート部材４４の幅方向において、突出部５７Ｂとの間に間隔を空けた状態で突出部５７Ｂと対向している。
　押さえローラ６１～６３（複数の押さえローラの一部）は、巻送部１８から支持ローラ１９に向かう方向に、押さえローラ６１、押さえローラ６２、押さえローラ６３の順で配列されている。押さえローラ６１～６３は、シート部材４４を搬送することが可能な向きで配置されている。押さえローラ６１～６３は、シート部材４４の送り方向に延びる第１の列Ｌ１を構成している。
　押さえローラ６１～６３は、突出部５７Ｂと突出部５７Ｃとの間に設けられている。押さえローラ６１～６３は、突出部５７Ｂ側に配置されている。
　押さえローラ６４～６６（複数の押さえローラの残部）は、巻送部１８から支持ローラ１９に向かう方向に、押さえローラ６４、押さえローラ６５、押さえローラ６６の順で配列されている。押さえローラ６４～６６は、シート部材４４を搬送することが可能な向きで配置されている。押さえローラ６４～６６は、シート部材４４の送り方向に延びる第２の列Ｌ２を構成している。
　押さえローラ６４～６６は、第１の列Ｌ１と突出部５７Ｃとの間に設けられている。つまり、押さえローラ６４～６６は、突出部５７Ｃ側に配置されている。
　上記構成とされた押さえローラ６４～６６は、切断部５３が下降して、プリプレグシート４２の一面４２ａに当接された状態において、搬送状態にあるプリプレグシート４２を押圧する（図３参照）。
　一方、押さえローラ６４～６６は、図３に示す状態から切断部５３が上昇した際に、プリプレグシート４２の一面４２ａの上方に離れる（図１参照）。
　隙間６８は、第１の列Ｌ１と第２の列Ｌ２との間に形成されている。隙間６８は、シート部材４４の送り方向に延びている。プリプレグシート４２の幅方向における隙間６８の大きさは、カッター本体７５の先端部７５Ａを挿入可能な大きさとされている。
　回転軸７１は、プリプレグシート４２の幅方向に延びており、押さえローラ６１，６４を貫通している。回転軸７１は、一方の端部が突出部５７Ｂに回転可能な状態で支持されており、他方の端部が突出部５７Ｃに回転可能な状態で支持されている。
　これにより、押さえローラ６１，６４が回転させられると、回転軸７１も押さえローラ６１，６４とともに回転する。
　回転軸７２は、プリプレグシート４２の幅方向に延びており、押さえローラ６２，６５を貫通している。回転軸７２は、一方の端部が突出部５７Ｂに回転可能な状態で支持されており、他方の端部が突出部５７Ｃに回転可能な状態で支持されている。
　これにより、押さえローラ６２，６５が回転させられると、回転軸７２も押さえローラ６２，６５とともに回転する。
　回転軸７３は、プリプレグシート４２の幅方向に延びており、押さえローラ６３，６６を貫通している。回転軸７３は、一方の端部が突出部５７Ｂに回転可能な状態で支持されており、他方の端部が突出部５７Ｃに回転可能な状態で支持されている。
　これにより、押さえローラ６３，６６が回転させられると、回転軸７３も押さえローラ６３，６６とともに回転する。
　カッター本体７５は、シート部材４４の送り方向にプリプレグシート４２を切断するためのものである。カッター本体７５は、Ｚ方向に延びており、プリプレグシート４２の幅方向の中央に配置されている。
　カッター本体７５の先端部７５Ａは、隙間６８に挿入されている。先端部７５Ａの先端７５ＡＡは、プリプレグシート４２を切断するため、押さえローラ６１～６６よりも下方に突出している。
　押さえローラ６１～６６の下端を基準としたときの先端７５ＡＡの突出量は、プリプレグシート４２の厚さ、及び剥離シート４１の厚さを考慮して適宜設定することが可能である。
　具体的には、先端７５ＡＡの突出量は、プリプレグシート４２を厚さ方向に分断可能で、かつ剥離シート４１を分断しない大きさ（剥離シート４１の厚さ方向の一部のみを切断可能な大きさ）とされている。
　上記構成とされたカッター本体７５は、送り方向に移動するプリプレグシート４２に当接されることで、プリプレグシート４２のうち、プリプレグ切出部４２Ａに対応する部分の中央部に位置する切断位置Ｃ１を切断する。
　プリプレグ切出部４２Ａは、他のプリプレグシート６の上面６ａに積層されるプリプレグ切断部４２Ｂと、不要な部分である不要部分４２Ｃと、が一体に構成された構造とされている。
　カッター本体７５としては、例えば、超音波カッターを用いることが可能である。
　このように、カッター本体７５として、超音波カッターを用いることで、精度良くプリプレグシート４２を切断することができる。
　例えば、剥離シートの厚さが０．０７ｍｍ、プリプレグシート４２の厚さが０．１９ｍｍ、カッター本体７５が超音波カッターの場合、シート部材４４内に挿入されるカッター本体７５の先端部７５Ａの深さＤ１は、例えば、０．２５ｍｍとすることが可能である。
　この場合、カッター本体７５の先端の長さＭ１は、例えば、０．２５ｍｍ以上とすることが可能である。
　昇降部５５は、切断部５３の上方に設けられており、切断部５３と接続されている。昇降部５５は、シート部材４４に対して切断部５３を昇降させる。
　支持ローラ２３は、積層ステージ１１の幅方向一方側に設けられている。支持ローラ２３は、支持ローラ１９の位置よりも下方で、かつＸ方向において支持ローラ１９よりも積層ステージ１１から離れた位置に配置されている。
　支持ローラ２３は、円柱状とされており、回転軸回りに回転可能な構成とされている。支持ローラ２３の外周面は、支持ローラ１９を経由したシート部材４４を構成する剥離シート４１の他面４１ｂと接触している。
　支持ローラ２３は、支持ローラ１９を経由したシート部材４４が他のプリプレグシート６の上面６ａ側に向かうように、シート部材４４を支持している。
　ロータリダイカッター２４は、支持ローラ１９と支持ローラ２３との間に設けられている。ロータリダイカッター２４は、支持ローラ１９と支持ローラ２３との間に配置されたシート部材４４を構成するプリプレグシート４２の幅方向を切断する。
　ロータリダイカッター２４は、切断位置Ｃ１が切断されたプリプレグ切出部４２Ａを切り出すための切断位置Ｃ２，Ｃ３を切断することで、互いに分離されたプリプレグ切断部４２Ｂと不要部分４２Ｃとを形成する。
　プリプレグ切断部４２Ｂ及び不要部分４２Ｃは、剥離シート４１に貼り付けられた状態で、ロータリダイカッター２４の後段に配置された支持ローラ２３に搬送される。
　なお、切断機構２０を有していない場合、ロータリダイカッター２４は、プリプレグ切断部４２Ｂ及び不要部分４２Ｃが一体とされたプリプレグ切出部４２Ａを切り出す。
　クランプ部２５は、支持ローラ１９とロータリダイカッター２４との間に配置されている。クランプ部２５は、支持ローラ１９とロータリダイカッター２４との間に位置するシート部材４４をクランプすることで、シート部材４４の位置を規制する。
　ガイドローラ２６は、積層ステージ１１の幅方向一方側に設けられている。ガイドローラ２６は、支持ローラ２３よりも低い位置で、かつ支持ローラ２３よりも積層ステージ１１に近い位置に配置されている。
　ガイドローラ２６は、円柱形状とされており、回転軸回りに回転可能な構成とされている。ガイドローラ２６の外周面は、シート部材４４を構成する剥離シート４１の他面４１ｂと接触している。ガイドローラ２６は、プリプレグシート４２を他のプリプレグシート６の上面６ａに案内する。
　ガイドローラ２７は、積層ステージ１１の幅方向他方側に設けられている。ガイドローラ２７は、円柱形状とされており、回転軸回りに回転可能な構成とされている。ガイドローラ２７の外周面は、剥離シート４１の他面４１ｂと接触している。ガイドローラ２７は、巻取部３１に向かう方向に剥離シート４１を案内する。
　スクレーパーローラ２９は、積層ステージ１１の幅方向他方側に設けられている。スクレーパーローラ２９は、ガイドローラ２７と積層ステージ１１との間に設けられている。
　スクレーパーローラ２９は、円柱形状とされており、回転軸回りに回転可能な構成とされている。スクレーパーローラ２９の外周面は、剥離シート４１の一面４１ａと接触している。スクレーパーローラ２９は、プリプレグシート４２から剥離シート４１を剥がす。
　巻取部３１は、ガイドローラ２７よりも上方の位置で、かつ積層ステージ１１までの距離がガイドローラ２７よりも離れた位置に配置されている。
　巻取部３１は、円柱形状とされており、回転軸回りに回転可能な構成とされている。巻取部３１の外周面は、剥離シート４１の他面４１ｂと接触している。巻取部３１は、回転させられた際、剥離シート４１を巻き取る。
　回転駆動部３３は、巻取部３１を回転させるための駆動部である。回転駆動部３３により、巻取部３１が回転させられると、剥離シート４１が巻き取られる。巻取部３１の回転が停止されると、剥離シート４１の巻き取りが停止される。
　コンパクタ３５Ａ～３５Ｆは、プリプレグ切断部４２Ｂから不要部分４２Ｃに向かうＹ方向において、コンパクタ３５Ａ、コンパクタ３５Ｂ、コンパクタ３５Ｃ、コンパクタ３５Ｄ、コンパクタ３５Ｅ、コンパクタ３５Ｆの順で互いに隣り合うように配置されている。
　コンパクタ３５Ａ～３５Ｆは、積層ステージ１１の上方に位置するシート部材４４の上方に配置されている。コンパクタ３５Ａ～３５Ｆは、それぞれ他のコンパクタ（コンパクタ３５Ａ～３５Ｆのうちの４つのコンパクタ）とは独立した構成とされている。これにより、各コンパクタ３５Ａ～３５Ｆは、他のコンパクタとは独立して、昇降可能な構成とされている。
　コンパクタ３５Ａ～３５Ｆは、コンパクタ３５Ａ～３５Ｆの下部を構成するとともに、上方から下方に向かう方向に突出する円弧状の凸部８１Ａを有する。
　凸部８１Ａが剥離シート４１を押圧することで、剥離シート４１を介して、プリプレグ切断部４２Ｂのみを押圧する。
　プリプレグ切断部４２Ｂを押圧する際、コンパクタ３５Ａ～３５Ｆは、Ｇ方向に一体的に移動する。
　なお、プリプレグ自動積層装置１０は、積層ステージ１１または他のプリプレグシート６が延びる方向に対するプリプレグ積層ヘッド１３の向き（シート部材４４を供給する方向）を変えるヘッド向き調整機構（図示せず）を有する。
　ヘッド向き調整機構は、プリプレグ積層ヘッド１３の向きを変更した際、シート部材４４の供給方向と反対の方向を向くようにコンパクタ３５Ａ～３５Ｆの向きを変える。
　コンパクタ昇降機構３７は、昇降部３７Ａ～３７Ｆを有する。
　昇降部３７Ａは、コンパクタ３５Ａの上方に設けられており、コンパクタ３５Ａと接続されている。昇降部３７Ａは、コンパクタ３５Ａのみを昇降させる。
　昇降部３７Ｂは、コンパクタ３５Ｂの上方に設けられており、コンパクタ３５Ｂと接続されている。昇降部３７Ｂは、コンパクタ３５Ｂのみを昇降させる。
　昇降部３７Ｃは、コンパクタ３５Ｃの上方に設けられており、コンパクタ３５Ｃと接続されている。昇降部３７Ｃは、コンパクタ３５Ｃのみを昇降させる。
　昇降部３７Ｄは、コンパクタ３５Ｄの上方に設けられており、コンパクタ３５Ｄと接続されている。昇降部３７Ｄは、コンパクタ３５Ｄのみを昇降させる。
　昇降部３７Ｅは、コンパクタ３５Ｅの上方に設けられており、コンパクタ３５Ｅと接続されている。昇降部３７Ｅは、コンパクタ３５Ｅのみを昇降させる。
　昇降部３７Ｆは、コンパクタ３５Ｆの上方に設けられており、コンパクタ３５Ｆと接続されている。昇降部３７Ｆは、コンパクタ３５Ｆのみを昇降させる。
　制御装置３８は、昇降制御部３８Ａと、カッター制御部３８Ｂと、クランプ開閉制御部３８Ｃと、回転駆動制御部３８Ｄと、コンパクタ昇降制御部３８Ｅと、を有する。
　　昇降制御部３８Ａは、昇降部５５と電気的に接続されている。
　昇降制御部３８Ａは、プリプレグ切出部４２Ａ及びプリプレグ切断部４２Ｂの形状に関する情報が入力され、巻き送り方向切断指令信号を受信すると、昇降部５５を制御することで、切断部５３を下降させる。
　このとき、押さえローラ６１～６６によりプリプレグ切出部４２Ａを押圧することが可能な位置で、かつカッター本体７５がプリプレグシート４２を分断可能な位置まで切断部５３を下降させる。
　そして、押さえローラ６１～６６によりプリプレグ切出部４２Ａを押圧させた状態で、カッター本体７５によりプリプレグ切出部４２Ａの切断位置Ｃ１を切断する。
　その後、昇降制御部３８Ａは、切断部５３を上昇させることで、押さえローラ６１～６６及びカッター本体７５をプリプレグシート４２から離間させる。
　カッター制御部３８Ｂは、ロータリダイカッター２４と電気的に接続されている。カッター制御部３８Ｂは、プリプレグ切出部４２Ａ及びプリプレグ切断部４２Ｂの形状に関する情報が入力され、幅方向切断指令信号を受信すると、ロータリダイカッター２４を用いて、切断位置Ｃ２，Ｃ３に対応するプリプレグシート４２を切断する。
　これにより、プリプレグ切断部４２Ｂと、不要部分４２Ｃと、が切り出される。
　クランプ開閉制御部３８Ｃは、クランプ部２５と電気的に接続されている。クランプ開閉制御部３８Ｃは、押圧開始指令信号（プリプレグ切断部４２Ｂの押圧を開始させる信号）が入力されると、クランプ部２５にシート部材４４をクランプさせて、シート部材４４の位置を規制する。
　また、クランプ開閉制御部３８Ｃは、押圧終了指令信号（プリプレグ切断部４２Ｂの押圧を終了させる信号）が入力された際、クランプ部２５によるシート部材４４のクランプを解除する。
　回転駆動制御部３８Ｄは、回転駆動部３３と電気的に接続されている。回転駆動制御部３８Ｄは、押圧開始指令信号が入力された際、回転駆動部３３を制御することで、巻取部３１の回転を停止させる。
　また、回転駆動制御部３８Ｄは、押圧終了指令信号が入力された際、回転駆動部３３を制御することで、巻取部３１の回転を再開させる。
　コンパクタ昇降制御部３８Ｅは、各昇降部３７Ａ～３７Ｆと電気的に接続されている。コンパクタ昇降制御部３８Ｅは、各昇降部３７Ａ～３７Ｆを独立して制御する。
　コンパクタ昇降制御部３８Ｅには、プリプレグ切断部４２Ｂの様々な形状に対応する駆動プログラムに基づいて、各昇降部３７Ａ～３７Ｆを制御する。
　上記駆動プログラムには、初期状態における各コンパクタ３５Ａ～３５Ｆの高さ方向の位置に関する情報や、移動速度等の情報が含まれている。
　プリプレグ切断部４２Ｂの形状に関する情報がコンパクタ昇降制御部３８Ｅに入力されると、コンパクタ昇降制御部３８Ｅは、プリプレグ切断部４２Ｂの押圧開始から押圧終了までの期間、各昇降部３７Ａ～３７Ｆにより各コンパクタ３５Ａ～３５Ｆの昇降を制御する。
　ここで、図５及び図６を参照して、平行四辺形とされ、かつプリプレグシート４２の幅の半分の幅とされたプリプレグ切断部４２Ｂを押圧する場合を例に挙げて、制御装置３８が行うプリプレグ切断部４２Ｂの押圧処理について説明する。
　初めに、制御装置３８が押圧開始指令信号を受信すると、クランプ開閉制御部３８Ｃによりシート部材４４がクランプされるとともに、回転駆動制御部３８Ｄにより巻取部３１の回転を停止させる。これにより、シート部材４４にかかるテンションは、シート部材４４が巻き取りされている場合のテンションよりも小さくなる。
　このように、プリプレグ切断部４２Ｂの押圧を開始するまえに、シート部材４４にかかるテンションを小さくすることで、コンパクタ３５Ａ～３５Ｆのうち、一部のコンパクタのみでプリプレグ切断部４２Ｂを押圧する際に、シート部材４４に発生するせん断力を小さくすることが可能となる。これにより、シート部材４４の破損を抑制することができる。
　次いで、コンパクタ昇降制御部３８Ｅは、押圧開始位置（幅方向他方側に位置するプリプレグ切断部４２Ｂの端）において、昇降部３７Ａ～３７Ｃによりプリプレグ切断部４２Ｂの上方に位置するコンパクタ３５Ａ～３５Ｃが剥離シート４１を押圧可能な位置までコンパクタ３５Ａ～３５Ｃを下降させるともに、不要部分４２Ｃの上方に位置するコンパクタ３５Ｄ～３５Ｆが不要部分４２Ｃの上方に位置する剥離シート４１から離間する位置までコンパクタ３５Ｄ～３５Ｆを上昇させる。
　その後、コンパクタ３５Ａ～３５Ｆの高さ方向の位置を保ったままコンパクタ３５Ａ～３５ＦをＧ方向に移動させることで、プリプレグ切断部４２Ｂのみを押圧させる。これにより、プリプレグ切断部４２Ｂの押圧処理が完了する。
　このように、不要部分４２Ｃを押圧させることなく、プリプレグ切断部４２Ｂのみを押圧させることで、不要部分４２Ｃが押圧されることに起因するプリプレグシート４２の剥離（剥離シート４１からのプリプレグシート４２の剥離）を抑制することができる。
　本実施形態のプリプレグ自動積層装置１０によれば、プリプレグシート４２を幅方向にのみ切断するロータリダイカッター２４（カッター部）と、積層ステージ１１の前段に設けられ、プリプレグシート４２の送り方向にプリプレグシート４２を切断することで、プリプレグ切断部４２Ｂに対応する部分と不要部分４２Ｃに対応する部分とを分離させる切断機構２０と、切断機構２０を制御する制御装置３８と、を有することで、プリプレグシート４２の幅よりも狭い幅とされたプリプレグ切断部４２Ｂを自動で切り出すことが可能となる。
　これにより、作業者がカッターでプリプレグ切断部４２Ｂと不要部分４２Ｃとの間を切断する場合と比較して、プリプレグシート４２の幅よりも狭い幅とされたプリプレグ切断部４２Ｂを容易かつ短時間で切り出すことができる。
　また、剥離シート４１の他面４１ｂと接触する上面５１ａを有するベース板５１と、ベース板５１上に配置されたプリプレグシート４２に当接される押さえローラ６１～６６と、押さえローラ６１～６６に押圧された領域をプリプレグ切断部４２Ｂに対応する部分と不要部分４２Ｃに対応する部分とを分離させるカッター本体７５と、切断部５３をプリプレグシート４２に対して昇降させる昇降部５５と、を切断機構２０が備えることで、押さえローラ６１～６６により押圧されたプリプレグシート４２をカッター本体７５が切断することになるため、カッター本体７５が切断する切断位置Ｃ１の位置精度を向上させることができる。
　また、押さえローラ６１～６６とカッター本体７５とを一体に構成することで、カッター本体７５により剥離シート４１が切断されないように、押さえローラ６１～６６の下端から飛び出すカッター本体７５の先端７５ＡＡの飛び出し量を一定にすることが可能となる。これにより、剥離シート４１が分断されることを抑制した上で、安定してプリプレグシート４２のみを分断することができる。
　また、押さえローラ６１～６３で構成された第１の列Ｌ１と押さえローラ６４～６６で構成された第２の列Ｌ２との間に形成された隙間６８に、カッター本体７５の先端部７５Ａを挿入して配置させることで、カッター本体７５を用いて、第１の列Ｌ１により押圧されたプリプレグ切断部４２Ｂと第２の列Ｌ２により押圧されたプリプレグ切断部４２Ｂとの間に位置するプリプレグシート４２を切断することができる。
　また、切断機構２０を用いてプリプレグ切断部４２Ｂを切断する際、制御装置３８を用いて、剥離シート４１を介してプリプレグ切断部４２Ｂに押さえローラ６１～６６が当接されるとともに、カッター本体７５の先端７５ＡＡがプリプレグシート４２よりも下方でかつ剥離シート４１を分断しない位置に配置されるように昇降部５５を制御することで、剥離シート４１が分断されることなく、プリプレグシート４２のみを安定して切断することができる。
　以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
　本発明は、プリプレグ自動積層装置に適用可能である。
　５　　プリプレグ積層体
　５ａ，６ａ，１１ａ，５１ａ　　上面
　６　　他のプリプレグシート
　１０　　プリプレグ自動積層装置
　１１　　積層ステージ
　１３　　プリプレグ積層ヘッド
　１８　　巻送部
　１９，２３　　支持ローラ
　２０　　切断機構
　２４　　ロータリダイカッター
　２５　　クランプ部
　２６，２７　　ガイドローラ
　２９　　スクレーパーローラ
　３１　　巻取部
　３３　　回転駆動部
　３５Ａ～３５Ｆ　　コンパクタ
　３７　　コンパクタ昇降機構
　３７Ａ～３７Ｆ　　昇降部
　３８　　制御装置
　３８Ａ　　昇降制御部
　３８Ｂ　　カッター制御部
　３８Ｃ　　クランプ開閉制御部
　３８Ｄ　　回転駆動制御部
　３８Ｅ　　コンパクタ昇降制御部
　４１　　剥離シート
　４１ａ，４２ａ　　一面
　４１ｂ　　他面
　４２　　プリプレグシート
　４２Ａ　　プリプレグ切出部
　４２Ｂ　　プリプレグ切断部
　４２Ｃ　　不要部分
　４４　　シート部材
　５１　　ベース板
　５３　　切断部
　５５　　昇降部
　５７　　ローラ支持部
　５７Ａ　　固定部
　５７Ｂ，５７Ｃ　　突出部
　６１～６３　　押さえローラ
　６８　　隙間
　７５　　カッター本体
　７５Ａ　　先端部
　７５ＡＡ　　先端
　８１Ａ　　凸部
　Ｃ１～Ｃ３　　切断位置
　Ｄ１　　深さ
　Ｇ　　方向
　Ｌ１　　第１の列
　Ｌ２　　第２の列
　Ｍ１　　長さ

Claims (5)

  1. 　一方向に延びる積層ステージと、
    　前記積層ステージ上または前記積層ステージ上に配置された他のプリプレグシート上に、剥離シートの一面に貼り付けられたプリプレグシートを送る巻送部、前記巻送部の下流側で、かつ前記積層ステージの前段に設けられ、前記プリプレグシートを幅方向にのみ切断することで、プリプレグ切断部及び不要部分が一体とされたプリプレグ切出部を切り出すカッター部、前記プリプレグシートから剥離された剥離シートを巻き取る巻取部、及び前記一方向に配置され、前記巻取部側から前記巻送部側に向かう方向に移動することで、前記剥離シートを介して前記プリプレグ切断部を押圧する複数のコンパクタを含むプリプレグ積層ヘッドと、
    　を備え、
    　前記プリプレグ積層ヘッドは、前記積層ステージの前段に設けられ、前記プリプレグシートの送り方向に前記プリプレグシートを切断することで、前記プリプレグ切断部に対応する部分と前記不要部分に対応する部分とを分離させる切断機構と、
    　前記切断機構を制御する制御装置と、
    　を有するプリプレグ自動積層装置。
  2. 　前記切断機構は、前記巻送部と前記カッター部との間に配置され、前記剥離シートの他面と接触する上面を有するベース板と、
    　前記ベース板の上方に配置され、前記ベース板上に配置された前記プリプレグシートに当接される複数の押さえローラ、及び前記複数の押さえローラに押圧された領域を前記プリプレグシートの送り方向に切断することで、前記プリプレグシートの幅方向において前記プリプレグ切断部に対応する部分と前記不要部分に対応する部分とを分離させるカッター本体が一体とされた切断部と、
    　前記制御装置と電気的に接続され、前記切断部を前記プリプレグシートに対して昇降させる昇降部と、
    　を有する請求項１記載のプリプレグ自動積層装置。
  3. 　前記複数の押さえローラのうち、一部の前記押さえローラは、前記プリプレグシートの送り方向に配置されて第１の列を構成しており、残部の前記押さえローラは、前記プリプレグシートの幅方向において前記第１の列を構成する押さえローラと互いに隣り合うように配置されて第２の列を構成しており、
    　前記第１の列と前記第２の列との間には、隙間が形成されており、
    　前記カッター本体の先端部は、前記隙間に挿入されて配置されている請求項２記載のプリプレグ自動積層装置。
  4. 　前記制御装置は、前記切断機構を用いて前記プリプレグシートを切断する際、前記複数の押さえローラが前記プリプレグシートに当接されるとともに、前記カッター本体の先端が前記プリプレグシートよりも下方でかつ前記剥離シートを分断しない位置に配置されるように前記昇降部を制御する請求項２または３記載のプリプレグ自動積層装置。
  5. 　前記カッター本体は、超音波カッターである請求項２から４のうち、いずれか一項記載のプリプレグ自動積層装置。
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