WO2020170709A1 - 複合材自動積層装置 - Google Patents

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WO2020170709A1
WO2020170709A1 PCT/JP2020/002332 JP2020002332W WO2020170709A1 WO 2020170709 A1 WO2020170709 A1 WO 2020170709A1 JP 2020002332 W JP2020002332 W JP 2020002332W WO 2020170709 A1 WO2020170709 A1 WO 2020170709A1
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WO
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composite material
roller
material sheet
compaction roller
cutting
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PCT/JP2020/002332
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English (en)
French (fr)
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章仁 鈴木
和希 石田
浩平 武藤
剛 大川原
賢二 村上
誠 井野元
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
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    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/06—Fibrous reinforcements only

Definitions

  • the present invention relates to a composite material automatic laminating apparatus.
  • the present application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-030532 filed in Japan on February 22, 2019, the content of which is incorporated herein by reference.
  • Composite laminated members in which composite sheets are laminated are used as the outer panels of the main wing and fuselage of an aircraft.
  • a composite material automatic laminating apparatus for automatically laminating composite material sheets is used.
  • the automatic composite material laminating apparatus cuts a composite material sheet to form a composite material sheet piece, and a composite material sheet is laminated on another composite material sheet by pressing the composite material sheet piece. And a compaction roller for making the compaction roller.
  • the minimum length of the composite material sheet piece matches the distance from the cutter to the compaction roller.
  • a composite material sheet piece having a length shorter than the distance from the cutter to the compaction roller may be required.
  • an automatic composite material laminating device with a large distance from the cutter to the compaction roller is used, waste of the composite material sheet occurs and excess composite material sheet that composes the composite material sheet piece is manually produced. Had to be removed.
  • Patent Document 1 discloses a thin tow control module capable of cutting the length of a composite material sheet piece into short pieces.
  • an object of the present invention is to provide an automatic composite material laminating apparatus capable of cutting a composite material sheet piece into a short length with a simple structure.
  • a composite material automatic laminating apparatus includes a laminating stage, a composite material winding unit that supplies a composite material sheet, an upper surface of the laminating stage or an upper surface of the laminating stage.
  • the compaction roller which is arranged on the downstream side of the supply roller and which comes into surface contact with the composite material sheet and presses the composite material sheet, and the portion of the composite material sheet which comes into surface contact with the compaction roller is wide.
  • the cutting unit has a blade for cutting the composite material sheet, the outer peripheral portion of the compaction roller, from the outer peripheral surface of the compaction roller A groove that extends in a direction toward the rotation axis of the compaction roller and into which the tip of the blade is inserted may be formed.
  • the composite material sheet is completely formed. Since the tip of the blade can be deeply inserted so as to penetrate therethrough, the composite material sheet can be reliably cut. Further, by setting the depth of the groove to a depth at which the tip of the blade does not abut, damage to the compaction roller due to the blade of the cutting portion can be suppressed.
  • a plurality of the grooves may be formed at equal intervals in the circumferential direction of the compaction roller.
  • the length of the composite material sheet can be finely adjusted to a desired length.
  • a control device that controls the supply roller, the compaction roller, and the cutting unit is provided, and the control device is a rotation speed of the supply roller. Or the rotation of the supply roller is stopped, and then the composite sheet may be cut by the cutting unit.
  • the contact area between the outer peripheral surface of the compaction roller and the composite material sheet, which is provided between the supply roller and the compaction roller increases.
  • a direction changing roller that changes the direction of the composite sheet may be further provided.
  • the direction changing roller having such a configuration, it is possible to increase the area in which the outer peripheral surface of the compaction roller and the composite material sheet are in contact with each other in the circumferential direction of the compaction roller. As a result, the area where the cutting portion can be arranged is increased in the circumferential direction of the compaction roller, so that the degree of freedom of the position where the cutting portion is provided can be increased.
  • the material of the compaction roller may be a self-regenerating resin.
  • a composite material automatic laminating apparatus includes a laminating stage, a composite material winding unit that supplies a composite material sheet, an upper surface of the laminating stage or an upper surface of the laminating stage.
  • a supply roller for feeding the composite material sheet
  • a first compaction roller arranged downstream of the cutting portion and pressing the composite material sheet
  • a cutting roller of the cutting portion On the other composite material sheet arranged, a supply roller for feeding the composite material sheet, a first compaction roller arranged downstream of the cutting portion and pressing the composite material sheet, and a cutting roller of the cutting portion.
  • a second compaction roller which is arranged on the downstream side and upstream of the first compaction roller and presses the composite material sheet, and is arranged on the downstream side of the supply roller, and the composite material sheet is arranged in the width direction.
  • a cutting portion that forms a composite material sheet piece by cutting the composite material sheet piece.
  • the second compaction roller that is arranged on the downstream side of the cutting portion and on the upstream side of the first compaction roller and that presses the composite material sheet piece, It is possible to reduce the distance between the second compaction roller and the cutting portion. As a result, the length of the composite material sheet piece can be shortened as compared with the case where only the first compaction roller is provided.
  • the composite material winding unit and a housing that accommodates the supply roller are provided, and the cutting unit is disposed outside the housing. May be.
  • the cutting portion As described above, by disposing the cutting portion on the outside of the housing that houses the composite material winding portion and the supply roller, it is possible to further reduce the distance between the second compaction roller and the cutting portion. Become. Thereby, the length of the composite material sheet piece can be further shortened.
  • the outer diameter of the second compaction roller may be smaller than the outer diameter of the first compaction roller.
  • the length of the composite material sheet piece can be cut short with a simple structure.
  • FIG. 1 The composite material automatic laminating apparatus 10 of the first embodiment will be described with reference to FIG.
  • Reference numeral O1 shown in FIG. 1 denotes a rotation shaft of the compaction roller 14 (hereinafter, referred to as “rotation shaft O1”).
  • the X direction indicates the width direction of the stacked stage 11 (the direction in which the compaction roller 14 moves when pressed), and the Z direction indicates the vertical direction orthogonal to the X direction.
  • FIG. 1 illustrates the composite material sheet piece 6A before cutting.
  • the composite material automatic laminating apparatus 10 has a laminating stage 11, a laminating robot 13, a compaction roller 14, an elevating and moving pressing mechanism 15, and a control device 16.
  • the laminated stage 11 has an upper surface 11a on which another composite material sheet 5 is placed.
  • the upper surface 11a of the laminated stage 11 is a flat surface.
  • a prepreg sheet can be used as the other composite material sheet 5, for example.
  • the laminating robot 13 has a composite material supply unit 21 and a robot arm 22.
  • the composite material supply unit 21 includes a housing 25, a composite material winding unit 26, a drawing roller 32, supply rollers 35 and 36, rotation driving units 37A and 37B, a guide unit 38, and a cutting unit 41. And.
  • the housing 25 is provided at the tip of the robot arm 22 and is supported by the robot arm 22.
  • the housing 25 is a tubular member extending to the back side of the paper surface of FIG. Both ends of the housing 25 are open ends in the extending direction of the housing 25.
  • the housing 25 has a shape in which the width in the X direction becomes narrower from the upper end to the lower end of the housing 25.
  • a housing space 25A is defined in the housing 25.
  • a groove 25B extending in the same direction as the case 25 is formed at the lower end of the case 25. The groove 25B communicates with the accommodation space 25A.
  • the housing 25 configured as described above accommodates the composite material winding portion 26, the drawing roller 32, and the supply rollers 35 and 36.
  • the composite material winding part 26, the drawing roller 32, and the supply rollers 35 and 36 are arranged in the accommodation space 25A.
  • both ends are open ends in the extending direction of the housing 25
  • openable and closable doors may be provided at both ends of the housing 25. Good.
  • the composite material winding portion 26 is arranged on the side of the accommodation space 25A opposite to the side to which the robot arm 22 is connected.
  • the composite material winding portion 26 includes a support rod 44 and the composite material sheet 6 wound around the outer peripheral surface of the support rod 44.
  • the support bar 44 extends in the same direction as the case 25 extends.
  • the support rod 44 has a columnar shape.
  • the support rod 44 is rotatably supported by the housing 25.
  • a prepreg sheet can be used as the composite material sheet 6, for example.
  • the drawer roller 32 is provided near the center of the accommodation space 25A.
  • the pull-out roller 32 has a shaft portion 32A and a roller body 32B that extend in the same direction as the housing 25.
  • the shaft portion 32A faces the support rod 44 in the state of being separated from the support rod 44 in the X direction.
  • the shaft portion 32A is rotatably supported by the housing 25.
  • the roller body 32B is fixed to the outside of the shaft portion 32A.
  • the roller body 32B rotates together with the shaft portion 32A.
  • the roller body 32 ⁇ /b>B pulls out the composite material sheet 6 wound around the support rod 44 in the direction from the support rod 44 toward the pull-out roller 32.
  • the pulled-out composite material sheet 6 is in contact with part of the outer peripheral surface of the roller body 32B.
  • the supply roller 35 is arranged below the drawing roller 32.
  • the supply roller 35 has a shaft portion 35A and a roller body 35B that extend in the same direction as the casing 25 extends.
  • the shaft portion 35A is rotatably supported by the housing 25.
  • the roller body 35B is fixed to the outside of the shaft portion 35A.
  • the roller body 35B rotates together with the shaft portion 35A.
  • the roller body 35B has an outer peripheral surface that contacts the composite material sheet 6.
  • the supply roller 36 is arranged so as to face the supply roller 35 in the X direction.
  • the supply roller 36 has a shaft portion 36A and a roller body 36B extending in the same direction as the housing 25 extends.
  • the shaft portion 36A is rotatably supported by the housing 25.
  • the roller body 36B is fixed to the outside of the shaft portion 36A.
  • the roller body 36B rotates together with the shaft portion 36A.
  • the roller body 36B has an outer peripheral surface that comes into contact with the composite material sheet 6.
  • the rotation drive unit 37A rotates the supply roller 35 in the arrow direction shown in FIG.
  • the rotation drive unit 37B rotates the supply roller 36 in the arrow direction shown in FIG. A direction in which the composite material sheet 6 forming the composite material winding portion 26 is directed to the upper surface 11a of the laminated stage 11 via the guide portion 38 by rotating the supply rollers 35 and 36 in the arrow direction shown in FIG. Sent to.
  • the guide portion 38 is provided on the downstream side of the supply rollers 35 and 36.
  • the guide portion 38 has a first plate portion 38A, a second plate portion 38B, and a groove 38C.
  • the first and second plate portions 38A and 38B are provided in the groove portion 25B of the housing 25 so as to face each other in the X direction.
  • the groove 38C is formed between the first plate portion 38A and the second plate portion 38B.
  • the groove 38C extends in the same direction as the case 25 extends. Both ends in the extending direction of the groove 38C are open ends.
  • the width of the groove 38C in the X direction is set to a size that allows the composite material sheet 6 to pass therethrough.
  • the guide portion 38 configured as described above guides the composite material sheet 6 in the direction toward the laminating stage 11.
  • the cutting section 41 is provided outside the housing 25.
  • the cutting section 41 has a blade 46 that cuts the composite material sheet 6.
  • the tip end 46A of the blade 46 is arranged in the X direction so as to face the outer surface 6a of the composite material sheet 6 via the composite material sheet 6 and the rotation axis O1 of the compaction roller 14 in a pressed state.
  • the tip end 46A of the blade 46 is arranged in the X direction so as to face the part of the composite material sheet 6 that contacts the outer peripheral surface 14a of the compaction roller 14.
  • the blade 46 is configured to be movable in the X direction.
  • the blade 46 is moved in the X direction when the delivery of the composite material sheet 6 is delayed or when the delivery of the composite material sheet 6 is stopped.
  • the composite material sheet 6 is cut in the width direction (depth direction of the paper surface) by penetrating the composite material sheet 6 and bringing the tip end 46A of the blade 46 into contact with the outer peripheral surface 14a of the compaction roller 14.
  • the composite material sheet piece 6A is formed.
  • a guillotine cutter or a rotary cutter can be used for the cutting unit 41.
  • the compaction roller 14 is arranged downstream of the supply rollers 35, 36 and the guide portion 38.
  • the compaction roller 14 has a shaft portion 14A extending in the same direction as the housing 25 and a roller body 14B.
  • the shaft portion 14A is rotatably supported by the up-and-down movement pressing mechanism 15.
  • the roller body 14B is fixed to the outside of the shaft portion 14A. The roller body 14B rotates together with the shaft portion 14A.
  • the blade 46 of the cutting portion 41 is pressed against the outer peripheral surface 14a of the roller body 14B (compaction roller 14) when cutting the part where the composite material sheet 6 and the roller body 14B are in contact with each other.
  • a self-regenerating resin as the material of the roller body 14B.
  • the self-regenerating resin include urethane resin and ionomer resin.
  • the elevating and moving pressing mechanism 15 is a mechanism for moving the compaction roller 14 in the X direction and for elevating and lowering it in the Z direction.
  • the control device 16 is electrically connected to the elevating and moving pressing mechanism 15, the rotation driving units 37A and 37B, and the cutting unit 41.
  • the control device 16 controls the up-and-down movement pressing mechanism 15 when moving the positions of the shaft portion 14A and the roller body 14B and when pressing the composite material sheet 6.
  • the control device 16 rotates the supply rollers 35 and 36 by the rotation driving units 37A and 37B when the composite material sheet 6 is sent out. In addition, the controller 16 slows down the rotation speed of the supply rollers 35 and 36 by the rotation drive units 37A and 37B when performing maintenance or when cutting the composite material sheet 6 using the cutting unit 41, or supplies it. The rotation of the rollers 35, 36 is stopped. By having the control device 16 that performs such control, it is possible to safely cut the composite material sheet 6.
  • control device 16 controls to move the cutting portion 41 in the X direction.
  • the composite material sheet 6 is arranged on the downstream side of the supply rollers 35, 36 and the guide portion 38, comes into surface contact with the composite material sheet 6, and presses the composite material sheet 6.
  • Forming the composite material sheet piece 6A by cutting the compaction roller 14 and the portion of the composite material sheet 6 that makes surface contact with the outer peripheral surface 14a of the compaction roller 14 (the lower right half of the paper surface shown in FIG. 1) in the width direction.
  • the cutting section 41 can be arranged near the compaction roller 14.
  • the length of the composite material sheet piece 6A can be cut shorter than in the case where the cutting portion 41 is arranged at a position away from the compaction roller 14.
  • O2 shown in FIG. 2 indicates a rotation shaft of the shaft portion 14A of the compaction roller 53 (hereinafter, referred to as "rotation shaft O2").
  • rotation shaft O2 indicates a rotation shaft of the shaft portion 14A of the compaction roller 53 (hereinafter, referred to as "rotation shaft O2").
  • D indicates the depth of the groove 53B (hereinafter referred to as "depth D")
  • W indicates the width of the groove 53B (hereinafter referred to as "width W").
  • the same components as those of the structure shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
  • the composite material automatic laminating apparatus 50 is configured in the same manner as the composite material automatic laminating apparatus 10 except that it has a compaction roller 53 in place of the compaction roller 14 constituting the composite material automatic laminating apparatus 10 of the first embodiment. ing.
  • the compaction roller 53 has a shaft portion 14A, a roller body 53A, and a plurality of grooves 53B.
  • the roller body 53A is provided on the outer peripheral surface of the shaft portion 14A and has a columnar shape.
  • the roller body 53A has the same configuration as the roller body 14B described in the first embodiment.
  • the plurality of grooves 53B are formed on the outer peripheral portion of the roller body 53A that constitutes the outer peripheral portion of the compaction roller 53.
  • the plurality of grooves 53B are formed at equal intervals in the circumferential direction of the roller body 53A.
  • Each groove 53B extends from the outer peripheral surface 53a of the roller main body 53A (the outer peripheral surface of the compaction roller 53) toward the rotation axis O of the shaft portion 14A. That is, the plurality of grooves 53B are radially formed.
  • Each groove 53B preferably has a shape (a depth D and a width W) capable of accommodating the tip 46A of the blade 46 and not contacting the tip 46A of the blade 46 with the roller body 53A.
  • the depth D and the width W of each groove 53B can be appropriately set according to the shape of the blade 46.
  • the tip end 46A of the blade 46 of the cutting portion 41 extends from the outer peripheral surface 53a of the roller body 53A in the direction toward the rotation axis O2 of the compaction roller 53.
  • the tip 46A of the blade 46 can be deeply inserted into the compaction roller 53, so that the composite material sheet 6 is reliably cut. can do.
  • the depths of the plurality of grooves 53B such that the tips 46A of the blades 46 are not in contact, damage to the compaction roller 53 by the blades 46 of the cutting portion 41 can be suppressed. Furthermore, by forming a plurality of grooves 53B at equal intervals in the circumferential direction of the compaction roller 53, the length of the composite material sheet 6 can be finely adjusted to a desired length.
  • the case where a plurality of grooves 53B are formed has been described as an example, but the number of the grooves 53B may be one or more. The number is not limited to the number of the grooves 53B shown in FIG.
  • A indicates an area where the outer peripheral surface 14a of the compaction roller 14 and the composite material sheet 6 are in surface contact (hereinafter referred to as "area A").
  • area A an area where the outer peripheral surface 14a of the compaction roller 14 and the composite material sheet 6 are in surface contact
  • the composite material automatic laminating apparatus 60 is the same as the composite material automatic laminating apparatus 10 of the first embodiment except that a direction changing roller 61 is further provided and the position of the cutting portion 41 is changed. It is constructed similarly to the device 10.
  • the direction changing roller 61 is for changing the direction of the composite material sheet 6 led out from the guide portion 38 so that the contact area between the outer peripheral surface 14a of the compaction roller 14 and the outer surface 6a of the composite material sheet 6 increases. It's Laura.
  • the direction changing roller 61 has a shaft portion 61A and a roller body 61B extending in the same direction as the housing 25.
  • the shaft portion 61A is rotatably supported by the housing 25.
  • the roller body 61B is fixed to the outside of the shaft portion 61A.
  • the roller body 61B is in contact with a part of the composite material sheet 6.
  • the roller body 61B is configured to be rotatable with the shaft portion 61A.
  • the direction changing roller 61 configured as described above is provided between the guide portion 38 provided on the downstream side of the supply rollers 35 and 36 and the compaction roller 14 (outside the housing 25).
  • the direction changing roller 61 is provided below the guide portion 38 so as to face a part of the guide portion 38 in the Z direction.
  • the direction changing roller 61 is located on the left side of the compaction roller 14 so that the right half (portion corresponding to the area A) of the outer peripheral surface 14a of the compaction roller 14 and the composite material sheet 6 can contact each other. It is arranged on the left side in FIG. That is, in the second embodiment, the contact area between the outer peripheral surface 14a of the compaction roller 14 and the composite material sheet 6 is twice as large as that in the first embodiment.
  • the cutting section 41 is provided above the compaction roller 14.
  • the cutting portion 41 is arranged so as to face the rotation axis O1 of the compaction roller 14 in the Z direction.
  • the outer peripheral surface 14a of the compaction roller 14 and the composite material sheet are arranged in the circumferential direction of the compaction roller 14. It is possible to increase the area in contact with 6. This increases the area in which the cutting portion 41 can be arranged in the circumferential direction of the compaction roller 14, so that the degree of freedom of the position where the cutting portion 41 is provided can be increased.
  • FIG. 4 B indicates an area (hereinafter, referred to as “area B”) surrounding a part of the composite material automatic laminating apparatus 65.
  • area B the same components as those of the structure shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals.
  • R1 indicates the outer diameter of the first compaction roller 71 (hereinafter referred to as “outer diameter R1”)
  • R2 indicates the outer diameter of the second compaction roller 72 (hereinafter referred to as “outer diameter R2”). ing. 4 and 5, the same reference numerals are given to the same components.
  • the composite material automatic laminating apparatus 65 further includes a roller 67 and a cutting table roller 68 in the configuration of the composite material automatic laminating apparatus 10 of the first embodiment, and changes the position of the cutting section 41. Except that it has a first compaction roller 71, a second compaction roller 72, and elevating/moving pressing mechanisms 73, 74 instead of the compaction roller 14 and the elevating/moving pressing mechanism 15 constituting the composite material automatic laminating apparatus 10.
  • the composite material automatic laminating apparatus 10 has the same structure.
  • the roller 67 is arranged on the downstream side of the guide portion 38 (outside of the housing 25) and on the upstream side of the cutting table roller 68.
  • the roller 67 is arranged below the guide portion 38 and faces a part of the guide portion 38 in the Z direction.
  • the roller 67 has a shaft portion 67A extending in the same direction as the housing 25 and a roller body 67B.
  • the shaft portion 67A is rotatably supported by the housing 25.
  • the roller body 67B is fixed to the outside of the shaft portion 67A.
  • the roller body 67B guides the composite material sheet 6 obliquely downward (lower left in FIG. 4) by contacting a part of the composite material sheet 6.
  • the roller body 67B is configured to be rotatable together with the shaft portion 67A.
  • the cutting table roller 68 is provided on the downstream side of the roller 67 and on the upstream side of the second compaction roller 72.
  • the cutting table roller 68 has a shaft portion 68A and a roller body 68B extending in the same direction as the housing 25.
  • the shaft portion 68A is rotatably supported by the housing 25.
  • the roller body 68B is fixed to the outside of the shaft portion 68A.
  • the roller body 68B rotates together with the shaft portion 68A.
  • the outer peripheral surface 68a of the roller body 68B (the outer peripheral surface of the cutting table roller 68) is in contact with the inner surface of the composite material sheet 6 disposed between the roller 67 and the second compaction roller 72.
  • the cutting table roller 68 configured as described above is a roller that functions as a table against which the tip 46A of the blade 46 of the cutting section 41 abuts when the composite sheet 6 is cut using the cutting section 41.
  • the cutting section 41 is provided outside the housing 25, on the downstream side of the roller 67, and on the upstream side of the second compaction roller 72. As described above, by disposing the cutting section 41 on the outside of the housing 25, the distance between the cutting section 41 and the first compaction roller 71 can be reduced.
  • the cutting portion 41 is arranged such that the tip end 46A of the blade 46 faces the outer surface 6a of the composite material sheet 6 located between the roller 67 and the second compaction roller 72. That is, the cutting portion 41 faces the cutting table roller 68 in the direction orthogonal to the outer surface 6 a with the composite sheet 6 interposed therebetween.
  • the first compaction roller 71 is arranged on the downstream side of the cutting section 41.
  • the first compaction roller 71 has a shaft portion 71A extending in the same direction as the housing 25 and a roller body 71B.
  • the shaft portion 71A is rotatably supported by the lifting movement pressing mechanism 73.
  • the roller body 71B is fixed to the outside of the shaft portion 71A.
  • the outer peripheral surface 71a of the roller body 71B is a surface that presses the outer surface 6a of the composite material sheet 6.
  • the roller body 71B rotates together with the shaft portion 71A.
  • the second compaction roller 72 is arranged on the downstream side of the cutting section 41 and on the upstream side of the first compaction roller 71. Therefore, the second compaction roller 72 is arranged closer to the cutting section 41 than the first compaction roller 71.
  • the second compaction roller 72 has a shaft portion 72A extending in the same direction as the housing 25 and a roller body 72B.
  • the shaft portion 72A is rotatably supported by the lifting movement pressing mechanism 74.
  • the roller body 72B is fixed to the outside of the shaft portion 72A.
  • the outer peripheral surface 72a of the roller body 72B is a surface that presses the outer surface 6a of the composite material sheet 6. The roller body 72B rotates together with the shaft portion 72A.
  • the outer diameter R2 of the second compaction roller 72 is preferably smaller than the outer diameter R1 of the first compaction roller 71, for example. In this way, by making the outer diameter R2 of the second compaction roller 72 arranged on the side of the cutting portion 41 smaller than the outer diameter R1 of the first compaction roller 71, the cutting portion 41 is attached to the first compaction roller 71. Can be brought closer to each other, so that the length of the composite material sheet piece 6A cut by the cutting portion 41 can be further shortened.
  • the second compaction roller 72 is disposed.
  • the first compaction roller 71 can compensate for the insufficient pressing force by the second compaction roller 72.
  • the up-and-down movement pressing mechanism 73 is a mechanism for moving the first compaction roller 71 in the X direction and moving up and down in the Z direction.
  • the up-and-down movement pressing mechanism 74 is a mechanism for moving the second compaction roller 72 in the X direction or moving up and down in the Z direction.
  • the second compaction roller 71 is arranged on the downstream side of the cutting section 41 and on the upstream side of the first compaction roller 71.
  • the compaction roller 72 By providing the compaction roller 72, it is possible to reduce the distance between the second compaction roller 72 and the cutting portion 41. Thereby, the length of the composite material sheet piece 6A can be shortened as compared with the case where only the first compaction roller 71 is provided.
  • the present invention can be applied to an automatic composite material laminating apparatus.

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Abstract

積層ステージ（１１）と、複合材シート（６）を供給する複合材巻回部（２６）と、積層ステージ（１１）の上面（１１ａ）または上面（１１ａ）に配置された他の複合材シート（５）上に、複合材シート（６）を送る供給用ローラ（３５，３６）と、供給用ローラ（３５，３６）の下流側に配置され、複合材シート（６）と面接触するとともに、複合材シート（６）を押圧するコンパクションローラ（１４）と、複合材シート（６）のうち、コンパクションローラ（１４）と面接触する部分を幅方向に切断することで、複合材シート片を形成する切断部（４１）と、を備える。

Description

複合材自動積層装置
　本発明は、複合材自動積層装置に関する。
　本願は、２０１９年２月２２日に、日本に出願された特願２０１９－０３０５３２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　航空機の主翼や胴体の外板として、複合材シートが積層された複合材積層部材が用いられている。複合材積層部材を形成する際には、自動で複合材シートを積層させる複合材自動積層装置が用いられている。
　複合材自動積層装置は、複合材シートを切断して、複合材シート片を形成するカッター（切断部）と、複合材シート片を押圧することで他の複合材シート上に複合材シートを積層させるコンパクションローラと、を備える。
　このような構成とされた複合材自動積層装置では、複合材シート片の長さの最小は、カッターからコンパクションローラまでの距離と一致する。
　ところで、カッターからコンパクションローラまでの距離よりも短い長さとされた複合材シート片が必要となる場合がある。
　このような場合において、カッターからコンパクションローラまでの距離が大きい複合材自動積層装置を用いると、複合材シートの無駄が発生するとともに、手作業により複合材シート片を構成する余分な複合材シートを除去する必要があった。
　特許文献１には、複合材シート片の長さを短く切断することの可能な薄型トウ制御モジュールが開示されている。
特許第６３８６２７９号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された薄型トウ制御モジュールは、数多くの部品で構成された複雑な構造とされているため、簡便な構成で複合材シート片の長さを短く切断することが望まれている。
　そこで、本発明は、簡便な構成で、複合材シート片の長さを短く切断することの可能な複合材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複合材自動積層装置は、積層ステージと、複合材シートを供給する複合材巻回部と、前記積層ステージの上面または前記積層ステージの上面に配置された他の複合材シート上に、前記複合材シートを送る供給用ローラと、前記供給用ローラの下流側に配置され、前記複合材シートと面接触するとともに、前記複合材シートを押圧するコンパクションローラと、前記複合材シートのうち、前記コンパクションローラと面接触する部分を幅方向に切断することで、複合材シート片を形成する切断部と、を備える。
　本発明によれば、供給用ローラの下流側に配置され、複合材シートと面接触するとともに、複合材シートを押圧するコンパクションローラと、複合材シートのうち、コンパクションローラと面接触する部分を幅方向に切断することで、複合材シート片を形成する切断部と、とを備えることで、コンパクションローラの近くに切断部を配置させることが可能となる。これにより、コンパクションローラから離れた位置に切断部を配置させた場合と比較して、複合材シート片の長さを短く切断することができる。
　また、上記本発明の一態様に係る複合材自動積層装置において、前記切断部は、前記複合材シートを切断する刃を有し、前記コンパクションローラの外周部には、前記コンパクションローラの外周面から前記コンパクションローラの回転軸に向かう方向に延び、前記刃の先端が挿入される溝が形成されていてもよい。
　このように、コンパクションローラの外周面からコンパクションローラの回転軸に向かう方向に延び、切断部の刃の先端が挿入される溝をコンパクションローラの外周部に形成することで、複合材シートを完全に貫通するように刃の先端を深く挿入することが可能となるので、複合材シートを確実に切断することができる。
　また、溝の深さを刃の先端が当接されない深さにすることで、切断部の刃によるコンパクションローラの損傷を抑制することができる。
　また、上記本発明の一態様に係る複合材自動積層装置において、前記溝は、前記コンパクションローラの周方向に等間隔で複数形成されていてもよい。
　このように、コンパクションローラの周方向に等間隔で複数の溝を形成することで、複合材シートの長さが所望の長さとなるように細かく調整することができる。
　また、上記本発明の一態様に係る複合材自動積層装置において、前記供給用ローラ、前記コンパクションローラ、及び前記切断部を制御する制御装置を備え、前記制御装置は、前記供給用ローラの回転速度を遅くするか、或いは前記供給用ローラの回転を停止させた後、前記切断部により前記複合材シートを切断させてもよい。
　このような制御を行う制御装置を有することで、複合材シートの切断を安全に実施することができる。
　また、上記本発明の一態様に係る複合材自動積層装置において、前記供給用ローラと前記コンパクションローラとの間に設けられ、前記コンパクションローラの外周面と前記複合材シートとの接触面積が増加するように、前記複合材シートの方向を転換させる方向転換用ローラをさらに備えてもよい。
　このような構成とされた方向転換用ローラをさらに備えることで、コンパクションローラの周方向において、コンパクションローラの外周面と複合材シートとが接触する領域を増加させることが可能となる。これにより、コンパクションローラの周方向において、切断部を配置可能な領域が増加するため、切断部を設ける位置の自由度を高めることができる。
　また、上記本発明の一態様に係る複合材自動積層装置において、前記コンパクションローラの材料は、自己再生樹脂であってもよい。
　このように、コンパクションローラの材料として自己再生樹脂を用いることで、切断部によりコンパクションローラに傷が発生した際に、傷を自己修復させることができる。
　上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る複合材自動積層装置は、積層ステージと、複合材シートを供給する複合材巻回部と、前記積層ステージの上面または前記積層ステージの上面に配置された他の複合材シート上に、前記複合材シートを送る供給用ローラと、前記切断部の下流側に配置され、前記複合材シートを押圧する第１のコンパクションローラと、前記切断部の下流側で、かつ前記第１のコンパクションローラの上流側に配置され、前記複合材シートを押圧する第２のコンパクションローラと、前記供給用ローラの下流側に配置され、前記複合材シートを幅方向に切断することで、複合材シート片を形成する切断部と、を備える。
　このように、第１のコンパクションローラの他に、切断部の下流側で、かつ第１のコンパクションローラの上流側に配置され、複合材シート片を押圧する第２のコンパクションローラを設けることで、第２のコンパクションローラと切断部との間の距離を近づけることが可能となる。これにより、第１のコンパクションローラのみを設けた場合と比較して、複合材シート片の長さを短くすることができる。
　また、上記本発明の一態様に係る複合材自動積層装置において、前記複合材巻回部、及び前記供給用ローラを収容する筐体を備え、前記切断部は、前記筐体の外側に配置されていてもよい。
　このように、複合材巻回部、及び供給用ローラを収容する筐体の外側に切断部を配置させることで、第２のコンパクションローラと切断部との間の距離をさらに近づけることが可能となる。これにより、複合材シート片の長さをさらに短くすることができる。
　また、上記本発明の一態様に係る複合材自動積層装置において、前記第２のコンパクションローラの外径は、前記第１のコンパクションローラの外径よりも小さくてもよい。
　このように、第２のコンパクションローラの外径を第１のコンパクションローラの外径よりも小さくすることで、第２のコンパクションローラにより近接させて切断部を配置させることが可能となるので、複合材シート片の長さをより短くすることができる。
　本発明によれば、簡便な構成で、複合材シート片の長さを短く切断することができる。
本発明の第１の実施形態に係る複合材自動積層装置を示す側面図である。 本発明の第１の実施形態の変形例に係る複合材自動積層装置の主要部を拡大した側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る複合材自動積層装置を示す側面図である。 本発明の第３の実施形態に係る複合材自動積層装置を示す側面図である。 図４に示す複合材自動積層装置のうち、領域Ｂで囲まれた部分を拡大した図である。
　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。
　（第１の実施形態）
　図１を参照して、第１の実施形態の複合材自動積層装置１０について説明する。図１に示すＯ１は、コンパクションローラ１４の回転軸（以下、「回転軸Ｏ１」という）を示している。
　図１において、Ｘ方向は積層ステージ１１の幅方向（押圧時にコンパクションローラ１４が移動する方向）、Ｚ方向はＸ方向に対して直交する鉛直方向をそれぞれ示している。
　図１では、一例として、積層ステージ１１の上面１１ａに配置された他の複合材シート５の上面５ａに複合材シート６を積層させる場合を例に挙げて図示する。
　さらに、図１には、切断前の複合材シート片６Ａを図示する。
　複合材自動積層装置１０は、積層ステージ１１と、積層用ロボット１３と、コンパクションローラ１４と、昇降移動押圧機構１５と、制御装置１６と、を有する。
　積層ステージ１１は、他の複合材シート５が載置される上面１１ａを有する。積層ステージ１１の上面１１ａは、平面とされている。他の複合材シート５としては、例えば、プリプレグシートを用いることが可能である。
　積層用ロボット１３は、複合材供給部２１と、ロボットアーム２２と、を有する。
　複合材供給部２１は、筐体２５と、複合材巻回部２６と、引き出し用ローラ３２と、供給用ローラ３５，３６と、回転駆動部３７Ａ，３７Ｂと、ガイド部３８と、切断部４１と、を有する。
　筐体２５は、ロボットアーム２２の先端部に設けられており、ロボットアーム２２により支持されている。筐体２５は、図１の紙面の奥側に延びる筒状の部材である。筐体２５は、筐体２５が延びる方向において、両端が開放端とされている。
　筐体２５は、筐体２５の上端から下端に向かうにつれて、Ｘ方向の幅が狭くなる形状とされている。筐体２５内には、収容空間２５Ａが区画されている。
　筐体２５の下端には、筐体２５と同じ方向に延びる溝部２５Ｂが形成されている。溝部２５Ｂは、収容空間２５Ａと連通している。
　上記構成とされた筐体２５は、複合材巻回部２６、引き出し用ローラ３２、及び供給用ローラ３５，３６を収容している。
　つまり、複合材巻回部２６、引き出し用ローラ３２、及び供給用ローラ３５，３６は、収容空間２５Ａに配置されている。
　なお、第１の実施形態では、一例として、筐体２５が延びる方向において両端が開放端の場合を例に挙げて説明したが、例えば、筐体２５の両端に開閉可能な扉を設けてもよい。
　複合材巻回部２６は、収容空間２５Ａのうち、ロボットアーム２２が接続された側とは反対側に配置されている。
　複合材巻回部２６は、支持棒４４と、支持棒４４の外周面に巻回された複合材シート６と、を有する。
　支持棒４４は、筐体２５が延びる方向と同じ方向に延びている。支持棒４４は、円柱形状とされている。支持棒４４は、回転可能な状態で筐体２５に支持されている。複合材シート６としては、例えば、プリプレグシートを用いることが可能である。
　引き出し用ローラ３２は、収容空間２５Ａの中央付近に設けられている。引き出し用ローラ３２は、筐体２５と同じ方向に延びる軸部３２Ａ及びローラ本体３２Ｂを有する。
　軸部３２Ａは、Ｘ方向において、支持棒４４から離れた状態で支持棒４４と対向している。軸部３２Ａは、回転可能な状態で筐体２５に支持されている。
　ローラ本体３２Ｂは、軸部３２Ａの外側に固定されている。ローラ本体３２Ｂは、軸部３２Ａとともに回転する。
　ローラ本体３２Ｂは、支持棒４４から引き出し用ローラ３２に向かう方向に、支持棒４４に巻回された複合材シート６を引き出す。引き出された複合材シート６は、ローラ本体３２Ｂの外周面の一部と接触している。
　供給用ローラ３５は、引き出し用ローラ３２の下方に配置されている。供給用ローラ３５は、筐体２５が延びる方向と同じ方向に延びる軸部３５Ａ及びローラ本体３５Ｂを有する。
　軸部３５Ａは、回転可能な状態で筐体２５に支持されている。ローラ本体３５Ｂは、軸部３５Ａの外側に固定されている。ローラ本体３５Ｂは、軸部３５Ａとともに回転する。ローラ本体３５Ｂは、複合材シート６と接触する外周面を有する。
　供給用ローラ３６は、Ｘ方向において、供給用ローラ３５と対向するように配置されている。供給用ローラ３６は、筐体２５が延びる方向と同じ方向に延びる軸部３６Ａ及びローラ本体３６Ｂを有する。
　軸部３６Ａは、回転可能な状態で筐体２５に支持されている。ローラ本体３６Ｂは、軸部３６Ａの外側に固定されている。ローラ本体３６Ｂは、軸部３６Ａとともに回転する。ローラ本体３６Ｂは、複合材シート６と接触する外周面を有する。
　回転駆動部３７Ａは、図１に示す矢印方向に供給用ローラ３５を回転させる。回転駆動部３７Ｂは、図１に示す矢印方向に供給用ローラ３６を回転させる。
　図１に示す矢印方向に供給用ローラ３５，３６が回転させられることで、ガイド部３８を介して、複合材巻回部２６を構成する複合材シート６が積層ステージ１１の上面１１ａに向かう方向に送り出される。
　ガイド部３８は、供給用ローラ３５，３６の下流側に設けられている。ガイド部３８は、第１の板部３８Ａと、第２の板部３８Ｂと、溝３８Ｃと、を有する。
　第１及び第２の板部３８Ａ，３８Ｂは、Ｘ方向において対向するように、筐体２５の溝部２５Ｂに設けられている。
　溝３８Ｃは、第１の板部３８Ａと第２の板部３８Ｂとの間に形成されている。溝３８Ｃは、筐体２５が延びる方向と同じ方向に延びている。
　溝３８Ｃの延在方向の両端は、開放端とされている。Ｘ方向における溝３８Ｃの幅は、複合材シート６を通過させることが可能な大きさとされている。
　上記構成とされたガイド部３８は、複合材シート６を積層ステージ１１に向かう方向に案内する。
　切断部４１は、筐体２５の外側に設けられている。切断部４１は、複合材シート６を切断する刃４６を有する。刃４６の先端４６Ａは、Ｘ方向において、複合材シート６を介して、複合材シート６の外面６ａを押圧状態にあるコンパクションローラ１４の回転軸Ｏ１と対向するように配置されている。
　図１に示す状態において、筐体２５の外側に位置する複合材シート６は、コンパクションローラ１４の外周面１４ａの右側下半分と面接触している。
　したがって、刃４６の先端４６Ａは、Ｘ方向において、複合材シート６のうち、コンパクションローラ１４の外周面１４ａと接触する部分と対向配置されている。
　刃４６は、Ｘ方向に移動可能な構成とされている。刃４６は、複合材シート６の送り出しを遅くした状態、或いは複合材シート６の送り出しが停止された状態において、Ｘ方向に移動させられる。これにより、複合材シート６を貫通して、コンパクションローラ１４の外周面１４ａに刃４６の先端４６Ａが当接されることで、複合材シート６が幅方向（紙面の奥行方向）に切断されて、複合材シート片６Ａが形成される。
　切断部４１は、例えば、ギロチンカッターやロータリーカッター等を用いることが可能である。
　コンパクションローラ１４は、供給用ローラ３５，３６及びガイド部３８の下流側に配置されている。コンパクションローラ１４は、筐体２５と同じ方向に延びる軸部１４Ａ及びローラ本体１４Ｂを有する。
　軸部１４Ａは、回転可能な状態で昇降移動押圧機構１５に支持されている。ローラ本体１４Ｂは、軸部１４Ａの外側に固定されている。ローラ本体１４Ｂは、軸部１４Ａとともに回転する。
　第１の実施形態では、複合材シート６とローラ本体１４Ｂとが接触する部分を切断する際、切断部４１の刃４６がローラ本体１４Ｂ（コンパクションローラ１４）の外周面１４ａに押し当てられる。
　このため、ローラ本体１４Ｂの材料としては、例えば、自己再生樹脂を用いることが好ましい。自己再生樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂やアイオノマー樹脂等を例示することが可能である。
　このように、ローラ本体１４Ｂの材料として、自己再生樹脂を用いることで、複合材シート６の切断時に刃４６の先端４６Ａによりローラ本体１４Ｂの外周面に傷が発生した際、傷を自己修復することができる。
　昇降移動押圧機構１５は、コンパクションローラ１４をＸ方向に移動させたり、Ｚ方向に昇降させたりするための機構である。
　制御装置１６は、昇降移動押圧機構１５、回転駆動部３７Ａ，３７Ｂ、及び切断部４１と電気的に接続されている。
　制御装置１６は、軸部１４Ａ及びローラ本体１４Ｂの位置を移動させる際や複合材シート６を押圧させる際に昇降移動押圧機構１５を制御する。
　制御装置１６は、複合材シート６を送り出す際に回転駆動部３７Ａ，３７Ｂにより供給用ローラ３５，３６を回転させる。
　また、制御装置１６は、メンテナンスする際や切断部４１を用いて複合材シート６を切断する際には回転駆動部３７Ａ，３７Ｂにより供給用ローラ３５，３６の回転速度を遅くするか、或いは供給用ローラ３５，３６の回転を停止させる。
　このような制御を行う制御装置１６を有することで、複合材シート６の切断を安全に実施することができる。
　さらに、制御装置１６は、複合材シート６を切断して複合材シート片６Ａを形成する際には、切断部４１をＸ方向に移動させる制御を行う。
　第１の実施形態の複合材自動積層装置１０によれば、供給用ローラ３５，３６及びガイド部３８の下流側に配置され、複合材シート６と面接触するとともに、複合材シート６を押圧するコンパクションローラ１４と、複合材シート６のうち、コンパクションローラ１４の外周面１４ａと面接触する部分（図１に示す紙面右側下半分）を幅方向に切断することで、複合材シート片６Ａを形成する切断部４１と、とを備えることで、コンパクションローラ１４の近くに切断部４１を配置させることが可能となる。これにより、コンパクションローラ１４から離れた位置に切断部４１を配置させた場合と比較して、複合材シート片６Ａの長さを短く切断することができる。
　次に、図２を参照して、第１の実施形態の変形例に係る複合材自動積層装置５０について説明する。図２に示すＯ２は、コンパクションローラ５３の軸部１４Ａの回転軸（以下、「回転軸Ｏ２」という）を示している。図２では、複数の溝５３Ｂを見やすくする観点から軸部１４Ａ、ローラ本体５３Ａ、及び溝５３Ｂのみを断面で図示する。
　図２において、Ｄは溝５３Ｂの深さ（以下、「深さＤ」という）、Ｗは溝５３Ｂの幅（以下、「幅Ｗ」という）をそれぞれ示している。図２において、図１に示す構造体と同一構成部分には同一符号を付す。
　複合材自動積層装置５０は、第１の実施形態の複合材自動積層装置１０を構成するコンパクションローラ１４に替えて、コンパクションローラ５３を有すること以外は、複合材自動積層装置１０と同様に構成されている。
　コンパクションローラ５３は、軸部１４Ａと、ローラ本体５３Ａと、複数の溝５３Ｂと、を有する。
　ローラ本体５３Ａは、軸部１４Ａの外周面に設けられており、円柱形状とされている。ローラ本体５３Ａは、第１の実施形態で説明したローラ本体１４Ｂと同様な構成とされている。
　複数の溝５３Ｂは、コンパクションローラ５３の外周部を構成するローラ本体５３Ａの外周部に形成されている。
　複数の溝５３Ｂは、ローラ本体５３Ａの周方向に等間隔で形成されている。各溝５３Ｂは、ローラ本体５３Ａの外周面５３ａ（コンパクションローラ５３の外周面）から軸部１４Ａの回転軸Ｏに向かう方向に延び延びている。つまり、複数の溝５３Ｂは、放射状に形成されている。
　各溝５３Ｂは、刃４６の先端４６Ａを収容可能で、かつ刃４６の先端４６Ａがローラ本体５３Ａに当接されない形状（深さＤ及び幅Ｗ）とするとよい。各溝５３Ｂの深さＤ及び幅Ｗは、刃４６の形状に応じて適宜設定することができる。
　第１の実施形態の変形例の複合材自動積層装置５０によれば、ローラ本体５３Ａの外周面５３ａからコンパクションローラ５３の回転軸Ｏ２に向かう方向に延び、切断部４１の刃４６の先端４６Ａが挿入される複数の溝５３Ｂをコンパクションローラ５３の外周部に形成することで、コンパクションローラ５３に対して刃４６の先端４６Ａを深く挿入することが可能となるので、複合材シート６を確実に切断することができる。
　また、複数の溝５３Ｂの深さを刃４６の先端４６Ａが当接されない深さにすることで、切断部４１の刃４６によるコンパクションローラ５３の損傷を抑制することができる。
　さらに、コンパクションローラ５３の周方向に等間隔で複数の溝５３Ｂを形成することで、複合材シート６の長さが所望の長さとなるように細かく調整することができる。
　なお、第１の実施形態の変形例の複合材自動積層装置５０では、一例として、複数の溝５３Ｂを形成した場合を例に挙げて説明したが、溝５３Ｂの数は、１つ以上であればよく、図２に示す溝５３Ｂの数に限定されない。
　（第２の実施形態）
　図３を参照して、第２の実施形態の複合材自動積層装置６０について説明する。図３において、Ａはコンパクションローラ１４の外周面１４ａと複合材シート６とが面接触している領域（以下、「領域Ａ」という）を示している。図３において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
　複合材自動積層装置６０は、第１の実施形態の複合材自動積層装置１０の構成に、さらに方向転換用ローラ６１を設け、切断部４１の位置を変更させたこと以外は、複合材自動積層装置１０と同様に構成されている。
　方向転換用ローラ６１は、コンパクションローラ１４の外周面１４ａと複合材シート６の外面６ａとの接触面積が増加するように、ガイド部３８から導出される複合材シート６の方向を変換させるためのローラである。
　方向転換用ローラ６１は、筐体２５と同じ方向に延びる軸部６１Ａ及びローラ本体６１Ｂを有する。
　軸部６１Ａは、回転可能な状態で筐体２５に支持されている。ローラ本体６１Ｂは、軸部６１Ａの外側に固定されている。ローラ本体６１Ｂは、複合材シート６の一部と接触している。ローラ本体６１Ｂは、軸部６１Ａとともに回転可能な構成とされている。
　上記構成とされた方向転換用ローラ６１は、供給用ローラ３５，３６の下流側に設けられたガイド部３８とコンパクションローラ１４との間（筐体２５の外側）に設けられている。方向転換用ローラ６１は、Ｚ方向において、ガイド部３８の一部と対向するようにガイド部３８の下方に設けられている。
　方向転換用ローラ６１は、コンパクションローラ１４の外周面１４ａの右半分（領域Ａに対応する部分）と複合材シート６とが接触することが可能なように、コンパクションローラ１４の位置よりも左側（図３における左側）に配置されている。
　つまり、第２の実施形態では、第１の実施形態と比較して、コンパクションローラ１４の外周面１４ａと複合材シート６とが接触する面積が２倍とされている。
　切断部４１は、コンパクションローラ１４の上方に設けられている。切断部４１は、Ｚ方向において、コンパクションローラ１４の回転軸Ｏ１と対向するように配置されている。
　第２の実施形態の複合材自動積層装置６０によれば、上記構成とされた方向転換用ローラ６１を備えることで、コンパクションローラ１４の周方向において、コンパクションローラ１４の外周面１４ａと複合材シート６とが接触する領域を増加させることが可能となる。これにより、コンパクションローラ１４の周方向において、切断部４１を配置可能な領域が増加するため、切断部４１を設ける位置の自由度を高めることができる。
　（第３の実施形態）
　図４及び図５を参照して、第３の実施形態の複合材自動積層装置６５について説明する。図４において、Ｂは複合材自動積層装置６５のうちの一部を囲む領域（以下、「領域Ｂ」という）を示している。図４において、図１に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。
　図５において、Ｒ１は第１のコンパクションローラ７１の外径（以下、「外径Ｒ１」という）、Ｒ２は第２のコンパクションローラ７２の外径（以下、「外径Ｒ２」という）をそれぞれ示している。図４及び図５において、同一構成部分には同一符号を付す。
　複合材自動積層装置６５は、第１の実施形態の複合材自動積層装置１０の構成に、さらに、ローラ６７と、切断台用ローラ６８と、を設け、かつ切断部４１の位置を変更するとともに、複合材自動積層装置１０を構成するコンパクションローラ１４及び昇降移動押圧機構１５に替えて、第１のコンパクションローラ７１、第２のコンパクションローラ７２、及び昇降移動押圧機構７３，７４を有すること以外は、複合材自動積層装置１０と同様に構成されている。
　ローラ６７は、ガイド部３８の下流側（筐体２５の外側）で、かつ切断台用ローラ６８の上流側に配置されている。ローラ６７は、ガイド部３８の下方に配置されるとともに、Ｚ方向において、ガイド部３８の一部と対向している。
　ローラ６７は、筐体２５と同じ方向に延びる軸部６７Ａ及びローラ本体６７Ｂを有する。
　軸部６７Ａは、回転可能な状態で筐体２５に支持されている。ローラ本体６７Ｂは、軸部６７Ａの外側に固定されている。ローラ本体６７Ｂは、複合材シート６の一部と接触することで、複合材シート６を斜め下方（図４の斜め左下）に案内する。ローラ本体６７Ｂは、軸部６７Ａとともに回転可能な構成とされている。
　切断台用ローラ６８は、ローラ６７の下流側で、かつ第２のコンパクションローラ７２の上流側に設けられている。
　切断台用ローラ６８は、筐体２５と同じ方向に延びる軸部６８Ａ及びローラ本体６８Ｂを有する。
　軸部６８Ａは、回転可能な状態で筐体２５に支持されている。ローラ本体６８Ｂは、軸部６８Ａの外側に固定されている。ローラ本体６８Ｂは、軸部６８Ａとともに回転する。
　ローラ本体６８Ｂの外周面６８ａ（切断台用ローラ６８の外周面）は、ローラ６７と第２のコンパクションローラ７２との間に配置された複合材シート６の内面に当接されている。
　上記構成とされた切断台用ローラ６８は、切断部４１を用いて、複合材シート６を切断する際、切断部４１の刃４６の先端４６Ａが当接される台として機能するローラである。
　切断部４１は、筐体２５の外側で、かつローラ６７の下流側で、かつ第２のコンパクションローラ７２の上流側に設けられている。このように、切断部４１を筐体２５の外側に配置させることで、切断部４１と第１のコンパクションローラ７１との間の距離を小さくすることができる。
　切断部４１は、刃４６の先端４６Ａがローラ６７と第２のコンパクションローラ７２との間に位置する複合材シート６の外面６ａと対向するように配置されている。つまり、切断部４１は、複合材シート６を介して、外面６ａに対して直交する方向において切断台用ローラ６８と対向している。
　第１のコンパクションローラ７１は、切断部４１の下流側に配置されている。第１のコンパクションローラ７１は、筐体２５と同じ方向に延びる軸部７１Ａ及びローラ本体７１Ｂを有する。
　軸部７１Ａは、回転可能な状態で昇降移動押圧機構７３に支持されている。ローラ本体７１Ｂは、軸部７１Ａの外側に固定されている。ローラ本体７１Ｂの外周面７１ａは、複合材シート６の外面６ａを押圧する面である。ローラ本体７１Ｂは、軸部７１Ａとともに回転する。
　第２のコンパクションローラ７２は、切断部４１の下流側で、かつ第１のコンパクションローラ７１の上流側に配置されている。
　したがって、第２のコンパクションローラ７２は、第１のコンパクションローラ７１よりも切断部４１に近い位置に配置されている。
　第２のコンパクションローラ７２は、筐体２５と同じ方向に延びる軸部７２Ａ及びローラ本体７２Ｂを有する。
　軸部７２Ａは、回転可能な状態で昇降移動押圧機構７４に支持されている。ローラ本体７２Ｂは、軸部７２Ａの外側に固定されている。ローラ本体７２Ｂの外周面７２ａは、複合材シート６の外面６ａを押圧する面である。ローラ本体７２Ｂは、軸部７２Ａとともに回転する。
　第２のコンパクションローラ７２の外径Ｒ２は、例えば、第１のコンパクションローラ７１の外径Ｒ１よりも小さくするすことが好ましい。
　このように、切断部４１側に配置される第２のコンパクションローラ７２の外径Ｒ２を第１のコンパクションローラ７１の外径Ｒ１よりも小さくすることで、第１のコンパクションローラ７１に切断部４１をより近づけることが可能となるので、切断部４１により切断される複合材シート片６Ａの長さをより短くすることができる。
　また、第２のコンパクションローラ７２の下流側に、第２のコンパクションローラ７２の外径Ｒ２よりも大きい外径Ｒ１とされた第１のコンパクションローラ７１を配置させることで、第２のコンパクションローラ７２による押圧力の不足が生じた際、第１のコンパクションローラ７１により第２のコンパクションローラ７２による押圧力不足を補うことができる。
　昇降移動押圧機構７３は、第１のコンパクションローラ７１をＸ方向に移動させたり、Ｚ方向に昇降させたりするための機構である。
　昇降移動押圧機構７４は、第２のコンパクションローラ７２をＸ方向に移動させたり、Ｚ方向に昇降させたりするための機構である。
　第３の実施形態の複合材自動積層装置６５によれば、第１のコンパクションローラ７１の他に、切断部４１の下流側で、かつ第１のコンパクションローラ７１の上流側に配置された第２のコンパクションローラ７２を設けることで、第２のコンパクションローラ７２と切断部４１との間の距離を近づけることが可能となる。これにより、第１のコンパクションローラ７１のみを設けた場合と比較して、複合材シート片６Ａの長さを短くすることができる。
　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、複合材自動積層装置に適用可能である。
　５　　他の複合材シート
　５ａ　　上面
　６　　複合材シート
　６ａ　　外面
　６Ａ　　複合材シート片
　６ｂ　　内面
　１０，５０，６０，６５　　複合材自動積層装置
　１１　　積層ステージ
　１１ａ　　上面
　１３　　積層用ロボット
　１４，５３　　コンパクションローラ
　１４ａ，５３ａ，６８ａ，７１ａ，７２ａ　　外周面
　１４Ａ、３２Ａ，３５Ａ，３６Ａ，６１Ａ，６７Ａ，６８Ａ，７１Ａ，７２Ａ　　軸部
　１４Ｂ、３２Ｂ，３５Ｂ，３６Ｂ，５３Ａ，６１Ｂ，６７Ｂ，６８Ｂ，７１Ｂ，７２Ｂ　　ローラ本体
　１５，７３，７４　　昇降移動押圧機構
　１６　　制御装置
　２１　　複合材供給部
　２２　　ロボットアーム
　２５　　筐体
　２５Ａ　　収容空間
　２５Ｂ　　溝部
　２６　　複合材巻回部
　３２　　引き出し用ローラ
　３５，３６　　供給用ローラ
　３７Ａ、３７Ｂ　　回転駆動部
　３８　　ガイド部
　３８Ａ　　第１の板部
　３８Ｂ　　第２の板部
　３８Ｃ　　溝
　４１　　切断部
　４４　　支持棒
　４６　　刃
　４６Ａ　　先端
　５３Ｂ　　溝
　６１　　方向転換用ローラ
　６７　　ローラ
　６８　　切断台用ローラ
　７１　　第１のコンパクションローラ
　７２　　第２のコンパクションローラ
　Ａ，Ｂ　　領域
　Ｄ　　深さ
　Ｏ１～Ｏ３　　回転軸
　Ｗ　　幅
　Ｒ１，Ｒ２　　外径

Claims (9)

  1. 　積層ステージと、
    　複合材シートを供給する複合材巻回部と、
    　前記積層ステージの上面または前記積層ステージの上面に配置された他の複合材シート上に、前記複合材シートを送る供給用ローラと、
    　前記供給用ローラの下流側に配置され、前記複合材シートと面接触するとともに、前記複合材シートを押圧するコンパクションローラと、
    　前記複合材シートのうち、前記コンパクションローラと面接触する部分を幅方向に切断することで、複合材シート片を形成する切断部と、
    　を備える複合材自動積層装置。
  2. 　前記切断部は、前記複合材シートを切断する刃を有し、
    　前記コンパクションローラの外周部には、前記コンパクションローラの外周面から前記コンパクションローラの回転軸に向かう方向に延び、前記刃の先端が挿入される溝が形成されている請求項１記載の複合材自動積層装置。
  3. 　前記溝は、前記コンパクションローラの周方向に等間隔で複数形成されている請求項２記載の複合材自動積層装置。
  4. 　前記供給用ローラ、前記コンパクションローラ、及び前記切断部を制御する制御装置を備え、
    　前記制御装置は、前記供給用ローラの回転速度を遅くするか、或いは前記供給用ローラの回転を停止させた後、前記切断部により前記複合材シートを切断させる請求項１から３のうち、いずれか一項記載の複合材自動積層装置。
  5. 　前記供給用ローラと前記コンパクションローラとの間に設けられ、前記コンパクションローラの外周面と前記複合材シートとの接触面積が増加するように、前記複合材シートの方向を転換させる方向転換用ローラをさらに備える請求項１から４のうち、いずれか一項記載の複合材自動積層装置。
  6. 　前記コンパクションローラの材料は、自己再生樹脂である請求項１から５のうち、いずれか一項記載の複合材自動積層装置。
  7. 　積層ステージと、
    　複合材シートを供給する複合材巻回部と、
    　前記積層ステージの上面または前記積層ステージの上面に配置された他の複合材シート上に、前記複合材シートを送る供給用ローラと、
    　前記切断部の下流側に配置され、前記複合材シートを押圧する第１のコンパクションローラと、
    　前記切断部の下流側で、かつ前記第１のコンパクションローラの上流側に配置され、前記複合材シートを押圧する第２のコンパクションローラと、
    　前記供給用ローラの下流側に配置され、前記複合材シートを幅方向に切断することで、複合材シート片を形成する切断部と、
    　を備える複合材自動積層装置。
  8. 　前記複合材巻回部、及び前記供給用ローラを収容する筐体を備え、
    　前記切断部は、前記筐体の外側に配置されている請求項７記載の複合材自動積層装置。
  9. 　前記第２のコンパクションローラの外径は、前記第１のコンパクションローラの外径よりも小さい請求項７または８記載の複合材自動積層装置。
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