(57)【要約】【課題】短時間でメンテナンスを完了できるととともに、ワーク搬送を確実に行うことのできる搬送装置を提供する。【解決手段】搬送ローラ６５は、回転軸心Ｏ周りで回転自在に配在されるローラ本体６５ａと、ローラ本体６５ａに着脱可能に外嵌されて搬送ローラ６５の表面を形成するカバー６５ｂと、を備え、カバー６５ｂは、ローラ本体６５ａとＬ字溝６５ｑを介して嵌合されるとともに、Ｌ字溝６５ｑは、始端が開放するとともに終端が搬送ローラ６５の周方向で閉じられている。【選択図】図２
2018084289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを搬送するローラを備えた搬送装置であって、
前記ローラは、回転軸心周りで回転自在に配在されるローラ本体と、前記ローラ本体に着脱可能に外嵌されて前記ローラの表面を形成するカバーと、を備え、
前記カバーは、前記ローラ本体とＬ字溝を介して嵌合されるとともに、前記Ｌ字溝は、始端が開放するとともに終端が前記ローラの周方向で閉じられている搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送装置に係り、例えば、強化繊維束にマトリックス樹脂を含浸してなるプリプレグの製造装置に用いられる搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化複合材料（繊維強化プラスチック（ＦＲＰ））は、炭素繊維やガラス繊維等からなる強化繊維基材に熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂のマトリックス樹脂を一体化したものであり、軽量かつ高強度であることから、多くの分野で使用されている。
【０００３】
繊維強化複合材料を成形する方法の一つに、強化繊維にマトリックス樹脂を含浸させた中間体であるプリプレグを用いる方法があり、このようなプリプレグの形態として、強化繊維束からなるトウにマトリックス樹脂を含浸させたトウプリプレグ（ＴＰＰ：Tow-Prepreg）等が知られている。
【０００４】
前記プリプレグ、特にトウプリプレグの製造に当たっては、例えば、強化繊維を構成する繊維基材を巻出し用ボビンに巻かれた状態から巻出し、開繊、加熱等の前処理を施して強化繊維束（糸状の強化繊維（フィラメント）を数千〜数万本程度束ねたもの）を作製した後、樹脂溶液を貯留した浸漬槽に強化繊維束を浸漬して含浸させる方法、強化繊維束の上から樹脂を塗布した後に加圧ローラ等により加圧する方法、樹脂が塗工されたコーティングローラに強化繊維束を接触させる方法等によって、前記強化繊維束にマトリックス樹脂を含浸させる。その後、加熱等の後処理を経て、マトリックス樹脂が含浸された前記強化繊維束を巻取り用ボビンにて巻取る（例えば、下記特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１４８５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記プリプレグの製造においては、強化繊維束にマトリックス樹脂を含浸して複数の搬送ローラからなる搬送装置で巻取り用ボビンまで搬送しているが、前記プリプレグ等の樹脂を含んだワークを搬送すると、搬送装置の搬送ローラが汚れる場合がある。その場合、搬送ローラ自体を取り外して洗浄すると時間がかかるため、予め搬送ローラの表面（ワークとの接触部分）をキャップ式等の着脱可能なカバーで覆うことが考えられる。
【０００７】
しかしながら、前記プリプレグの製造においては、通常、巻取り用ボビンへの巻取りに応じて当該巻取り用ボビンに巻取られる強化繊維束の位置が変化する。そのような巻取り用ボビンへの強化繊維束の巻取りに応じた強化繊維束の位置変化に対応すべく、前記プリプレグの製造に用いられる搬送装置では、例えば、図４に示すように、各搬送ローラがブラケットに固定された各回転軸周りに回転自在に配置され、そのブラケットが基台に対して前記回転軸（の回転軸心）方向にスライド自在に載置されており、巻取り用ボビンへの強化繊維束の巻取りに応じて前記ブラケットが前記基台に対して往復移動することで、各搬送ローラの表面に沿って前記強化繊維束を巻取り用ボビンまでスムースに搬送するようになっているが、前述のようなカバーを搬送ローラに対して単純に外装するのみでは、ワーク（強化繊維束）搬送時のワークとカバーとの摩擦力（特に、ワークとカバーとの回転軸方向における相対的な動きに起因して回転軸心方向に働く摩擦力）等によって、前記カバーが搬送ローラから外れてしまう恐れがある。
【０００８】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、短時間でメンテナンスを完了できるととともに、ワーク搬送を確実に行うことのできる搬送装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成すべく、本発明による搬送装置は、ワークを搬送するローラを備えた搬送装置であって、前記ローラは、回転軸心周りで回転自在に配在されるローラ本体と、前記ローラ本体に着脱可能に外嵌されて前記ローラの表面を形成するカバーと、を備え、前記カバーは、前記ローラ本体とＬ字溝を介して嵌合されるとともに、前記Ｌ字溝は、始端が開放するとともに終端が前記ローラの周方向で閉じられているものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ローラ本体に着脱可能に外嵌されたカバーをＬ字溝を介して当該ローラ本体から取り外すだけでローラ表面の洗浄を行えるので、短時間でメンテナンスを完了できる。また、Ｌ字溝の終端はローラの周方向で閉じられているので、ワーク搬送時のワークとカバーとの摩擦力（特に、回転軸心方向に働く摩擦力）等による当該カバーのローラ本体からの脱落を防止でき、ワーク搬送を確実に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明による搬送装置が適用されるプリプレグの製造装置の一実施形態の全体構成を示す概略図。
【図２】図１に示す搬送ローラの構成を示す図であり、（Ａ）は概略側面図、（Ｂ）は（Ａ）の縦断面図。
【図３】図１に示す搬送ローラの組立工程を説明する要部拡大側面図。
【図４】従来のプリプレグの製造装置における搬送装置の構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明による搬送装置の実施形態を説明する。
【００１３】
なお、以下では、主に、例えば燃料電池自動車の水素を貯蔵する高圧タンクの外殻部分等に使用される、炭素繊維からなる強化繊維束であるトウにエポキシ樹脂からなるマトリクス樹脂を含浸させたトウプリプレグを製造するための製造装置に本発明の搬送装置を適用する場合について説明するが、本発明は、その他の形態のプリプレグを製造するための製造装置にも適用できることは勿論である。
【００１４】
図１は、本発明による搬送装置が適用されるプリプレグの製造装置の一実施形態の全体構成を示す概略図である。また、図２は、図１に示す搬送ローラの構成を示す図であり、図２（Ａ）は概略側面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）の縦断面図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態のプリプレグの製造装置１は、主として、強化繊維束５を形成する繊維基材３を巻出すための巻出し用ボビン１０と、繊維基材３の安定化等を行うための巻出しユニット３０と、繊維基材３を開繊して強化繊維束５を作製するための開繊ユニット４０と、強化繊維束５に未硬化のマトリックス樹脂６を含浸させるための含浸ユニット５０と、マトリックス樹脂６が含浸された樹脂含浸後強化繊維束７（以下、単に強化繊維束７ということがある）を搬送するための搬送ユニット（搬送装置）６０と、樹脂含浸後強化繊維束７を巻取るための巻取り用ボビン２０と、を備えている。
【００１６】
巻出しユニット３０及び開繊ユニット４０は、従来知られた構成であるので、ここではその詳細説明は割愛するが、基本的に、前記巻出しユニット３０は、巻出し用ボビン１０に巻かれた状態から巻出された繊維基材３の安定化を行う巻出し安定化部３１、張力を調整する張力調整部３２、駆動力を付与する駆動力付与部３３を備えるとともに、前記開繊ユニット４０は、巻出しユニット３０から送られてくる繊維基材３を開繊して強化繊維束５を作製するための複数の開繊ローラで構成されている。
【００１７】
含浸ユニット５０は、所定温度に加熱された複数（図示例では、２個）の含浸ローラ５１、５２で構成されており、開繊ユニット４０から送られてくる強化繊維束５が当該複数の含浸ローラ５１、５２に沿って送られることにより、強化繊維束５にマトリックス樹脂６が含浸される。なお、ここでは、樹脂が塗工された含浸ローラ５１、５２に強化繊維束５を接触させる方法によって、強化繊維束５にマトリックス樹脂６を含浸しているが、樹脂溶液を貯留した浸漬槽に強化繊維束を浸漬して含浸させる方法、強化繊維束の上から樹脂を塗布した後に加圧ローラ等により加圧する方法等の他の工程によって、前記強化繊維束５にマトリックス樹脂６を含浸させても良い。
【００１８】
搬送ユニット（搬送装置）６０は、複数（図示例では、５個であるが、実際には、数十個程度使用する場合がある）の搬送ローラ６１〜６５で構成されている。
【００１９】
各搬送ローラ６１〜６５は、図２にその一部（搬送ローラ６５）が拡大図示されているように、ブラケット６８に対して片持ち支持された回転軸６６（の回転軸心Ｏ）周りにベアリング６７を介して回転自在に配在されている。なお、図示は省略するが、ブラケット６８は、搬送ユニット６０の基台（不図示）に対して回転軸６６（の回転軸心Ｏ）方向にスライド自在に載置されており、巻取り用ボビン２０への強化繊維束７の巻取りに応じた強化繊維束７の位置変化に対応して前記基台に対して往復移動するようになっている。
【００２０】
前記各搬送ローラ６１〜６５は基本的に同様の構成であるので、図２に示される搬送ローラ６５を参照して各搬送ローラ６１〜６５の構造を詳述すると、搬送ローラ６５は、前記ベアリング６７を介して回転軸６６（の回転軸心Ｏ）周りで回転自在に配在されるローラ本体６５ａと、前記ローラ本体６５ａに着脱可能に外嵌されるカバー６５ｂとの二層構造とされている。
【００２１】
ローラ本体６５ａは、回転軸６６に同軸上に外挿される円筒状本体部６５ｃを有し、その円筒状本体部６５ｃの基端部（支持固定用のブラケット６８側の端部）は、該円筒状本体部６５ｃより大径に形成されている。この基端側大径部６５ｄの外周面には、段差が設けられ、基端側大径部６５ｄの縮径部分（基端側大径部６５ｄのうち段差より先端側の部分であって、後述するカバー６５ｂの拡幅部６５ｆに内挿される部分）の外周面に、後述するＬ字溝６５ｑに嵌め込まれる嵌合突起（本例では、断面円形の突起）６５ｐが一体的に設けられている。
【００２２】
一方、カバー６５ｂは、本例では、断面略ハット状のキャップ式のもので、ローラ本体６５ａにおける円筒状本体部６５ｃの外周面と先端面とを覆う有底円筒状のカバー本体部６５ｅを有するとともに、カバー本体部６５ｅの基端に、前記ローラ本体６５ａの基端側大径部６５ｄの縮径部分に外挿される短円筒状の拡径部６５ｆが連設されている。この拡径部６５ｆには、当該拡径部６５ｆをＬ字状に切り欠くようにして（言い換えれば、側面視でＬ字状のスロット穴からなる）、前記嵌合突起６５ｐが摺動可能に嵌め込まれる大きさのＬ字溝６５ｑが設けられている。
【００２３】
より詳しくは、前記Ｌ字溝６５ｑは、基端側から、前記回転軸６６（の回転軸心Ｏ）方向に延びる第１溝６５ｒと、該第１溝６５ｒの先端から搬送ローラ６５の周方向（回転軸心Ｏに対して垂直な方向）に延びる前記第１溝６５ｒと略同幅の第２溝６５ｓとで構成されている。このＬ字溝６５ｑ（の第１溝６５ｒ）の始端は、前記回転軸心Ｏ方向で基端側に向けて開放するとともに、そのＬ字溝６５ｑ（の第２溝６５ｓ）の終端は、前記搬送ローラ６５の周方向（より詳細には、搬送ローラ６５の回転方向とは反対方向）で閉じられている（閉塞されている）。
【００２４】
なお、図面では、前記Ｌ字溝６５ｑ及び嵌合突起６５ｐがそれぞれ１個のみ示されているが、前記Ｌ字溝及び嵌合突起は前記カバー６５ｂ及びローラ本体６５ａにそれぞれ複数個（例えば、周方向で等角度間隔に複数個）形成しても良い。
【００２５】
前記ローラ本体６５ａにカバー６５ｂを取り付けて搬送ローラ６５を組み立てるに当たっては、図３に示すように、まず、ローラ本体６５ａの嵌合突起６５ｐとカバー６５ｂのＬ字溝６５ｑの第１溝６５ｒとの（回転軸心Ｏ周りにおける）位相を合わせた状態で、ローラ本体６５ａとカバー６５ｂとを回転軸心Ｏ方向で相互に接近させ、カバー６５ｂをローラ本体６５ａに外挿するようにして、Ｌ字溝６５ｑの第１溝６５ｒの始端から先端側（奥側）まで嵌合突起６５ｐを内嵌する（差し込む）。次いで、ローラ本体６５ａとカバー６５ｂとを周方向（回転軸心Ｏに対して垂直な方向）で相互に回転させて、Ｌ字溝６５ｑの第２溝６５ｓに嵌合突起６５ｐを嵌挿する。これにより、ローラ本体６５ａに対してカバー６５ｂが回転軸６６の回転軸心Ｏ方向で抜け止め係止される。
【００２６】
含浸ユニット５０にてマトリックス樹脂６が含浸された強化繊維束７は、前記複数の搬送ローラ６１〜６５の表面（具体的には、各搬送ローラ６１〜６５のローラ本体に外嵌されたカバーにおけるカバー本体部の外周面）に順次に沿うようにして搬送され、加熱等の後処理が施された後に、所定の回転速度で回転する巻取り用ボビン２０に巻取られることになる。この強化繊維束７（ワーク）の搬送時において、強化繊維束７とカバーとの（回転方向の）摩擦力により、各搬送ローラにおけるカバーがローラ本体に対して回転するが、カバーに設けられたＬ字溝６５ｑ（の第２溝６５ｓ）の終端は搬送ローラの周方向（より詳細には、搬送ローラの回転方向とは反対方向）で閉じられているので、ローラ本体に設けられた嵌合突起６５ｐがカバーに設けられたＬ字溝６５ｑの第２溝６５ｓ（の奥側）に嵌り込み、カバーがローラ本体に対して（周方向及び回転軸心Ｏ方向で）抜け止め係止された状態で、カバーとローラ本体とが一体となって回転軸６６周りで回動する。
【００２７】
なお、当該製造装置１における搬送ユニット６０の各搬送ローラ６１〜６５の洗浄等のメンテナンスを行う際に、前記ローラ本体からカバーを取り外す作業は、前述したローラ本体に対するカバーの取付作業と逆の手順で行えば良い。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、ローラ本体に着脱可能に外嵌されたカバーをＬ字溝を介して当該ローラ本体から取り外すだけで搬送ローラ６１〜６５の表面の洗浄を行えるので、短時間でメンテナンスを完了できる。また、Ｌ字溝の終端は搬送ローラ６１〜６５の周方向で閉じられているので、ワーク（強化繊維束７）搬送時のワークとカバーとの摩擦力（特に、回転軸心方向に働く摩擦力）等による当該カバーのローラ本体からの脱落を防止でき、ワーク搬送を確実に行うことが可能となる。
【００２９】
＜搬送ローラの洗浄作業に要する時間を測定した実験とその結果＞
本発明者等は、強化繊維束（トウ）にマトリックス樹脂を含浸したトウプリプレグを実際に製造したときの、搬送ユニットの各搬送ローラの洗浄に要する時間を測定した。
【００３０】
＜マトリックス樹脂及び強化繊維束の仕様、並びに製造装置の仕様＞
本実験は、上述の図１等に示される製造装置と同様の構成の製造装置を用いて実施されたが、本実験で使用された、マトリックス樹脂及び強化繊維束の仕様、並びに製造装置の仕様は、以下の通りであった。
マトリックス樹脂の種類        ：エボキシ樹脂
含浸時マトリックス樹脂の粘度  ：2〜3Pa・S
強化繊維束（トウ）の種類      ：36K（36,000フィラメント）炭素繊維
樹脂含有率                    ：22〜26wt%
含浸ローラ温度（≒温風温度）  ：40℃
処理（搬送）速度              ：200m/min
生産長さ                      ：2500m
【００３１】
また、本実験で使用した製造装置の搬送ユニットの搬送ローラの個数は、30個であった。
【００３２】
＜本実験による測定結果＞
トウプリプレグの製造後に、搬送ユニットの各搬送ローラの洗浄作業に要した時間は、以下の表１の通りであった。
【００３３】
【表１】
2018084289.tif 000003
【００３４】
なお、従来の製造装置（カバーを付設していない搬送ローラを使用した製造装置）を用いてトウプリプレグを製造した後に、搬送ユニットの各搬送ローラの洗浄作業に要した時間は、以下の表２の通りであった。
【００３５】
【表２】
2018084289.tif 000004
【００３６】
この実験結果より、搬送ユニット（搬送装置）を構成する各搬送ローラを、Ｌ字溝を介して嵌合されるローラ本体とカバーとで構成することにより、搬送ユニットの各搬送ローラの洗浄作業に要する時間を大幅に短縮できることが実証された。
【００３７】
なお、上記実施形態では、炭素繊維からなる強化繊維束であるトウにエポキシ樹脂からなるマトリクス樹脂を含浸させたトウプリプレグを製造するための製造装置について説明したが、プリプレグを形成する強化繊維（束）やマトリクス樹脂は、適宜のものを選択し得る。例えば、強化繊維としては、前述した炭素繊維の他、例えば、ボロンやアルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニアなどのセラミック繊維、ガラス繊維などの無機繊維、銅や鋼、アルミニウム、ステンレスなどの金属繊維、ポリアミドやポリエステル、セルロース、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの有機繊維のいずれか一種もしくは二種以上の混合物を採用し得る。また、マトリックス樹脂としては、前述したエポキシ樹脂の他、例えば、フェノール樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、メタクリル樹脂、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエステル、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリアミドイミド、熱可塑性エポキシ樹脂などのいずれか一種もしくは二種以上の混合物からなる熱可塑性樹脂を採用し得る。また、前記熱可塑性樹脂を主成分とする共重合体やグラフト樹脂やブレンド樹脂、例えばエチレン−塩化ビニル共重合体、酢酸ビニル−エチレン共重合体、酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、ウレタン−塩化ビニル共重合体、アクリル酸変性ポリプロピレン、マレイン酸変性ポリエチレンなどを導入することもできる。
【００３８】
また、本発明による搬送装置を使用したプリプレグの製造装置は、プリプレグの製造において一般に採用され得る範囲内、例えば、含浸時マトリックス樹脂の粘度が1〜1OPa・Sの範囲、樹脂含有率が15wt%以上の範囲、処理（搬送）速度が50m/min以上の範囲等においても、前述した効果と同様の効果を奏し得ることは詳述するまでも無い。
【００３９】
また、上記実施形態では、搬送ローラを構成するローラ本体に嵌合突起が設けられ、カバーに前記嵌合突起が嵌め込まれるＬ字溝が設けられているが、例えば、ローラ本体側にＬ字溝を設け、カバー側に前記Ｌ字溝に嵌め込まれる嵌合突起を設けても良い。この場合、前記Ｌ字溝の始端は、回転軸心方向で先端側に向けて開放するとともに、前記Ｌ字溝の終端は、前記搬送ローラの回転方向で閉じられる（閉塞される）ことになる。
【００４０】
また、上記実施形態では、前記Ｌ字溝が、搬送ローラを構成するカバーを切り欠くようにして、言い換えれば、カバーの板厚の厚さ全体に亘って形成されているが、例えば、カバーの板厚の厚さの一部に形成しても良い（つまり、Ｌ字溝は径方向でカバーを貫通していなくても良い）。
【００４１】
さらに、上記実施形態では、前記Ｌ字溝の第１溝が回転軸（の回転軸心）方向に延びるように形成されている（言い換えれば、前記Ｌ字溝の第１溝と第２溝とが垂直に交わっている）が、前記Ｌ字溝の第１溝は、前記嵌合突起を第２溝側まで案内（挿入）できれば、必ずしも回転軸（の回転軸心）方向に沿っていなくても良い（言い換えれば、前記Ｌ字溝の第１溝と第２溝とが完全に垂直に交わっていなくても良い）ことは勿論である。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１…プリプレグの製造装置、３…繊維基材、５…強化繊維束、６…マトリックス樹脂、７…樹脂含浸後強化繊維束、１０…巻出し用ボビン、２０…巻取り用ボビン、３０…巻出しユニット、４０…開繊ユニット、５０…含浸ユニット、５１、５２…含浸ローラ、６０…搬送ユニット（搬送装置）、６１〜６５…搬送ローラ、６５ａ…ローラ本体、６５ｂ…カバー、６５ｐ…嵌合突起、６５ｑ…Ｌ字溝、６５ｒ…第１溝、６５ｓ…第２溝、６６…回転軸、６７…ベアリング、６８…ブラケット、Ｏ…回転軸心
【図１】
2018084289.tif 000005
【図２】
2018084289.tif 000006
【図３】
2018084289.tif 000007
【図４】
2018084289.tif 000008