(57)【要約】【課題】第１の繊維束の終端部と第２の繊維束の始端部とを重ね合わせ、重ね合わせた領域をコテで熱圧着して接合する繊維束接合装置において、重ね合わせた領域に未接着の浮いた部分が生じるのを最小限に制限することができる繊維束接合装置を提供する。【解決手段】第１の繊維束２２ａにおける終端部２４と第２の繊維束２２ｂにおける始端部２６とを重ね合わせ、重ね合わせた領域をコテ１３で熱圧着して接合する繊維束接合装置１０であって、繊維束接合装置１０は、前記コテ１３による２回以上の熱圧着が前記重ね合わせた領域における繊維束長尺方向の異なる位置に対して可能となっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の繊維束における終端部と第２の繊維束における始端部とを重ね合わせ、重ね合わせた領域をコテで熱圧着して接合する繊維束接合装置において、
前記繊維束接合装置は、前記コテによる２回以上の熱圧着が前記重ね合わせた領域における繊維束長尺方向の異なる位置に対して可能となっていることを特徴とする繊維束接合装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の繊維束における終端部と第２の繊維束における始端部とを重ね合わせ、重ね合わせた領域をコテで熱圧着して接合するための繊維束接合装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラスクロスや炭素繊維のような繊維束にエポキシなどの熱硬化性樹脂を含浸させ半硬化状態にした熱硬化性樹脂含浸繊維束（プリプレグ）は、多くの構造部材の素材として用いられる。通常、ロールに巻き付けられた樹脂を含浸した繊維束が、フィラメントワインディング法やテープワインディング法などによってマンドレルの外周面に巻き付けられた後、適宜の熱硬化処理が行われる。このような処理において、先行するロールからの繊維束の巻き終りである終端部と、次のロールからの繊維束の巻出しの始端部とを連続した状態に接合していく作業が必要となる。
【０００３】
そのための装置の一例が、特許文献１に記載されている。そこでは、ロールの巻き終りである繊維束の終端部と、次のロールの巻き始めである繊維束の始端部とを重ね合わせた状態とし、重ね合わせた領域をホットガンのような加熱コテを用いて、１回の熱圧着処理を行い、両者を熱接着している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１４３０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されるような、従来の繊維束接合装置では、繊維束の重ね合わせた領域に対して、１回の熱圧着処理を行うことで、重ね合わせた領域の熱圧着処理を行っている。繊維束同士が重なり合った箇所の面積は公差などにより多少のばらつきがあるものの、熱圧着可能な面積は、装置側（コテ側）の面積に依存しており、そのために、第１の繊維束における終端部あるいは第２の繊維束における始端部に、未接着領域が生じる場合がある。このような未接着領域は浮いた状態となり易く、浮いた状態のままで後流側の通糸ローラ等を通過すると、その部分が繊維同士の絡まりの原因となる恐れがある。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、第１の繊維束における終端部と第２の繊維束における始端部とを重ね合わせ、重ね合わせた領域をコテで熱圧着して接合する繊維束接合装置において、重ね合わせた領域に未接着の浮いた部分が生じるのを最小限に制限することができ、それにより、後流側において繊維同士の絡まりが生じるのを極力回避できるようにした繊維束接合装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による繊維束接合装置は、第１の繊維束における終端部と第２の繊維束における始端部とを重ね合わせ、重ね合わせた領域をコテで熱圧着して接合する繊維束接合装置において、前記繊維束接合装置は、前記コテによる２回以上の熱圧着が前記重ね合わせた領域における繊維束長尺方向の異なる位置に対して可能となっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による繊維束接合装置では、重ね合わせた領域に対する熱圧着を、繊維束長尺方向で位置を変えて、２回以上行うようにしている。それにより、重ね合わせた領域での第１の繊維束における終端部あるいは第２の繊維束における始端部に生じがちな未接着領域を無いか、あるとしても、極狭い領域とすることができる。結果、重ね合わせた領域に有意な浮き上がり部が生じるのをなくすことができ、後流側において、繊維同士の絡まりが生じるのを回避できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による繊維束接合装置を使用した装置の一例であるフィラメントワインディング装置を説明する図。
【図２】本発明による繊維束接合装置の第１の実施の形態を説明する図。
【図３】本発明による繊維束接合装置の第２の実施の形態を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態を説明する。図１は、本実施の形態による繊維束接合装置を使用した装置の一例であるフィラメントワインディング装置を説明する図である。
【００１１】
図１において、１０は、繊維束接合装置であり、２０は繊維束供給装置である。繊維束供給装置２０は複数個のロール２１を備え、各ロール２１には、繊維束、ここでは、熱硬化性樹脂を含浸させ半硬化状態にした熱硬化性樹脂含浸繊維束（プリプレグ）が巻き込まれている。各ロール２１から巻き出される繊維束は、繊維張力調整装置２３を通過して、繊維張力測定装置３０に達し、そこで張力が制御された後、フィラメントワインディング装置４０に送られる。フィラメントワインディング装置４０は、例えば、マンドレル４１の回転軸方向に対して略垂直に巻き付けるフープ巻きや、マンドレル４１の回転軸方向に対して所定の角度で巻き付けるヘリカル巻き等により、繊維束をマンドレル４１に巻き付ける装置である。なお、これらの装置は、従来知られたものであり、詳細な説明は省略する。
【００１２】
繊維束接合装置１０は、繊維束供給装置２０内に設けたロール２１に巻き込まれた第１の繊維束２２ａが終端に近づいたときに、該第１の繊維束２２ａの終端部２４と、次の新しいロール２５に巻き込まれた第２の繊維束２２ｂの始端部２６とを、重ね合わせた状態で接合するための装置である。なお、図１には、同じ３個の繊維束接合装置１０が並置されている状態が示されるが、以下では、１の繊維束接合装置１０について、説明する。
【００１３】
図２は、第１の形態の繊維束接合装置１０ａを、その使用手順と共に示している。繊維束接合装置１０ａは、支持台１１を備える。支持台１１の上面１２は平坦面である。また、繊維束接合装置１０ａは、クランプ１４を備える。クランプ１４は、前記した新しいロール２５に巻き込まれた第２の繊維束２２ｂの始端部２６を把持し、また、把持から解放できる図示しない制御機構を備える。さらに、繊維束接合装置１０ａは、クランプ１４を支持台１１の上面１２に沿って繊維束２２ｂの長手方向に往復移動させることのできる図示しない移動機構を備える。
【００１４】
繊維束接合装置１０ａは、支持台１１の上面１２に対向する部位に、繊維束長尺方向に沿って２個のコテ１３ａ、１３ｂを備える。各コテ１３ａ、１３ｂには、図示しない加熱手段が備えられており、各コテ１３ａ、１３ｂは所要温度に加熱される。繊維束接合装置１０ａは、２個のコテ１３ａ、１３ｂを個別に、支持台１１の上面１２に接近し離間する方向に移動させることのできる図示しない駆動機構も備える。初期状態では、２個のコテ１３ａ、１３ｂは共に、図で上方である支持台１１の上面１２から離間した待機位置にセットされている。
【００１５】
フィラメントワインディング装置４０の作動につれて、前記先行するロール２１に巻き込まれている第１の繊維束２２ａが次第に巻き出されていく。そして、繊維束２２ａが終端に近づいたときに、図示しない制御装置は、その終端部２４を支持台１１の上面１２の上に置くようにする。また、制御装置は、第１の繊維束２２ａが終端に近くなったときに、後行するロール２５に巻き込まれている第２の繊維束２２ｂの始端部２６を前記クランプ１４によって把持させる。そして第２の繊維束２２ｂの始端部２６を把持した状態のクランプ１４を支持台１１の方向に向けて、支持台１１の上面１２の上にすでに置かれている、第１の繊維束２２ａの終端部２４の上に、把持した第２の繊維束２２ｂの始端部２６が重なり合う位置となるまで、移動させる。
【００１６】
第１の繊維束２２ａの終端部２４と第２の繊維束２２ｂの始端部２６とが重ね合った姿勢となったときに、すでに加熱してある２つのコテ１３ａ、１３ｂのうち、後行するロール２５により近い側のコテ１３ａを、その重ね合わせた領域に向けて下降させ、重なり合った２枚の繊維束を熱圧着する。その状態が、図２（ａ）に示される。コテ１３ａによって２枚の繊維束が熱圧着されているときに、制御装置は、クランプ１４を操作して、把持状態を解除するとともに、クランプ１４をさらに繊維束２２ｂの始端部２６から離れる方向に移動させる。その状態が図２（ｂ）に示される。
【００１７】
クランプ１４が移動することで、第２の繊維束２２ｂの始端部２６の先端部は自由な状態となって、第１の繊維束２２ａの終端部２４の上に重なった状態となる。その状態となったときに、制御部は、コテ１３ａよりも第２の繊維束２２ｂの始端部２６のより先端側に位置する他方のコテ１３ｂを、前記重ね合わせた領域に向けて下降させ、重ね合った２枚の繊維束に対する２回目の熱圧着を行う。その状態が、図２（ｃ）に示される。
【００１８】
上記のように、図２に示す第１の形態の繊維束接合装置１０ａを用いることにより、第１の繊維束２２ａにおける終端部２４と第２の繊維束２２ｂにおける始端部２６とが重ね合わされた領域は、繊維束長尺方向の異なった２か所において、２回にわたって熱圧着される。２つのコテ１３ａ、１３ｂの設置位置を適切に設定しておくことにより、図示の例のようにクランプ１４を用いる場合であっても、クランプで把持されていた部分を含む第２の繊維束２２ｂの始端部２６側を、浮き上がりのない、あるとしてもごく短い長さの浮き上がり部を残すのみで、第１の繊維束２２ａの終端部２４の上に熱圧着することができる。
【００１９】
上記の熱圧着処理が終了した後に、コテ１３ａ、１３ｂおよびクランプ１４を当初の待機位置に戻すことで、第１の形態の繊維束接合装置１０ａを用いての、第１の繊維束２２ａにおける終端部２４と第２の繊維束２２ｂにおける始端部２６とを熱圧着する処理は終了する。なお、クランプ１４を用いることなく、手作業で、あるいは他の適宜の手段で、第２の繊維束２２ｂの始端部２６を、支持台１１上の第１の繊維束２２ａの終端部２４の位置まで、移動させるようにしても、同じ効果は達成される。また、第１の形態の繊維束接合装置１０ａにおいて、３個以上のコテ１３を繊維束長手方向に沿って配列するようにしてもよい。
【００２０】
図３は、第２の形態の繊維束接合装置１０ｂを、その使用手順と共に示している。繊維束接合装置１０ｂにおいて、支持台１１およびクランプ１４は、第１の形態の繊維束接合装置１０ａと同じであってよく、説明は省略する。繊維束接合装置１０ｂでは、使用するコテは１個であること、および、コテによる熱圧着の過程で、２枚の繊維束の重ね合った領域を繊維束長尺方向に少し移動させること、の点で、第１の形態の繊維束接合装置１０ａと構成および使用態様において相違する。
【００２１】
繊維束接合装置１０ｂで使用するコテ１３ｃは、繊維束長尺方向に直交する方向に、互いに平行な適数枚（図のものでは４枚）の加熱圧接体１５を備える。なお、第１の形態の繊維束接合装置１０ａでは、図２に示すように、同様な適数枚の加熱圧接体を備えていてもよく、備えていなくてもよい。しかし、繊維束接合装置１０ｂでは、互いに平行な適数枚の加熱圧接体１５を備えることは、より好ましい態様である。
【００２２】
コテ１３ｃにも、図示しない加熱手段が備えられており、コテ１３ｃは所要温度に加熱される。また、コテ１３ｃを、支持台１１の上面１２に接近し離間する方向に移動させることのできる図示しない駆動機構も備える。初期状態では、コテ１３ｃは、図で上方である支持台１１の上面１２から離間した待機位置にセットされている。なお、繊維束接合装置１０ｂでのコテ１３ｃの繊維束長尺方向の長さは、図示されるように、第１の形態の繊維束接合装置１０ａの各コテ１３ａ、１３ｂの繊維束長尺方向の長さよりも、長いことが望ましい。
【００２３】
繊維束接合装置１０ｂの使用態様を説明する。第２の形態の繊維束接合装置１０ｂにおいても、支持台１１の上に第１の繊維束２２ａの終端部２４を置き、その上に、クランプ１４を利用して、第２の繊維束２２ｂの始端部２６を重ね合わせるまでの使用態様は、第１の形態の繊維束接合装置１０ａの場合と同じである。
【００２４】
第１の繊維束２２ａの終端部２４と第２の繊維束２２ｂの始端部２６とが重ね合った姿勢となったときに、すでに加熱してあるコテ１３ｃをその重ね合わせた領域に向けて下降させ、重ね合った２枚の繊維束を熱圧着する。その状態が、図３（ａ）に示される。この際に、図示されるように、コテ１３ｃの位置と、繊維束２２ｂの始端部２６を把持しているクランプ１４の位置とが、近接した位置となるように、クランプ１４の移動距離を調整することが望ましい。
【００２５】
熱圧着処理が終了した時点で、コテ１３ｃを図で上方の待機位置に戻すとともに、クランプ１４と第２の繊維束２２ｂの始端部２６との把持状態も解除する。その後、制御装置は、図３（ｂ）に示すように、後行するロール２５をわずかに巻き戻し、第２の繊維束２２ｂを、図３（ｂ）での矢印方向、すなわちロール２５の方向に移動させる。第１の繊維束２２ａの終端部２４と第２の繊維束２２ｂの始端部２６とは、すでに熱圧着しており、第２の繊維束２２ｂの移動と共に第１の繊維束２２ａも矢印方向に移動する。
【００２６】
なお、前記の移動距離は、コテ１３ｃにおける隣接する加熱圧接体１５、１５間の距離の１／２であることが好ましいが、それに限らない。より好ましくは、コテ１３ｃにおける第２の繊維束２２ｂの始端部２６の先端側に位置する加熱圧接体１５ａ（図３（ａ）参照）の位置が、前記第２の繊維束２２ｂの始端部２６の先端により近接した位置となるように、前記重ね合わせた領域を移動させるようにする。
【００２７】
その移動の後に、制御装置は、待機位置にある加熱状態のコテ１３ｃを再び下降させ、重ね合わせた領域に対して２回目の熱圧着を行う。その状態が図３（ｃ）に示される。
【００２８】
上記のように、第２の形態の繊維束接合装置１０ｂを用いる場合でも、第１の繊維束２２ａにおける終端部２４と第２の繊維束２２ｂにおける始端部２６とが重ね合わされた領域は、繊維束長尺方向の異なった２か所において、２回にわたって熱圧着される。コテ１３ｃの設置位置と、クランプ１４が第２の繊維束２２ｂの始端部２６を解放する位置とを適切に設定しておくことにより、クランプ１４を用いる場合であっても、クランプで把持されていた部分を含む第２の繊維束２２ｂの始端部２６側を、浮き上がりのない、あるとしてもごく短い長さの浮き上がり部を残すのみで、第１の繊維束２２ａの終端部２４側に熱圧着することができる。
【００２９】
上記の処理が終了した後に、コテ１３ｃおよびクランプ１４を当初の待機位置に戻すことで、第２の形態の繊維束接合装置１０ｂを用いての、第１の繊維束２２ａにおける終端部２４と第２の繊維束２２ｂにおける始端部２６とを熱圧着する処理は終了する。なお、第２の形態の繊維束接合装置１０ｂを用いる場合でも、クランプ１４を用いることなく、手作業で、あるいは他の適宜の手段で、第２の繊維束２２ｂの始端部２６を、支持台１１上の第１の繊維束２２ａの終端部２４の部位まで、移動させるようにしても、同じ効果は達成される。また、第２の形態の繊維束接合装置１０ｂにおいて、繊維束長手方向に沿う前記重ね合わせた領域の移動を、３回以上行い、３回以上の熱圧着を前記重ね合わせた領域で行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０（１０ａ，１０ｂ）…繊維束接合装置、
１１…支持台、
１３（１３ａ〜１３ｃ）…コテ、
１４…クランプ、
２０…繊維束供給装置、
２１、２５…繊維束の巻き込みロール、
２２ａ…第１の繊維束、
２２ｂ…第２の繊維束、
２３…繊維張力調整装置、
２４…第１の繊維束の終端部、
２６…第２の繊維束の始端部
３０…繊維張力測定装置、
４０…フィラメントワインディング装置、
４１…マンドレル。
【図１】
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【図２】
2019195970.tif 000004
【図３】
2019195970.tif 000005