(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉において加熱された炭素繊維入り樹脂シートをプレス装置まで搬送する炭素繊維入り樹脂シートの搬送装置であって、
加熱炉とプレス装置との間を移動する昇降可能なスライダと、
このスライダ上に搭載され、炭素繊維入り樹脂シートの両端部をチャックして張力を加えるシート保持手段とを備え、
シート保持手段は複数枚の炭素繊維入り樹脂シートをチャックできるようにスライダ上に複数組設けられ、複数枚の炭素繊維入り樹脂シートを同時にまたは時間差を持たせて加熱炉内に搬入し、加熱された複数枚の樹脂シートを加熱炉内で積層する機能を有するものであることを特徴とする炭素繊維入り樹脂シートの搬送装置。
【請求項２】
シート保持手段が、炭素繊維入り樹脂シートの両端部を直接チャックするチャック爪と、
これらのチャック爪を外側に変位させる張力付与手段と備えたことを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維入り樹脂シートの搬送装置。
【請求項３】
シート保持手段が、保持枠の内側に配置されたスプリング付きの保持金具と、この保持枠をチャックするチャック爪とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維入り樹脂シートの搬送装置。
【請求項４】
炭素繊維入り樹脂シートが四角形であり、シート保持手段がその四隅をチャックして張力を加えることを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維入り樹脂シートの搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車用部品、飛行機用部品等として用いられる炭素繊維入り樹脂シートの搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年における自動車や飛行機の軽量化の要請に対応して、金属部品を樹脂製部品に置き換えようとする研究が行われている。特に最近では、炭素繊維による樹脂製品の強化技術が進み、炭素繊維を練り込んだ樹脂シートを自動車のフロアパネルやピラー等に使用する試みがなされている。
【０００３】
このような炭素繊維入り樹脂シートは予め加熱炉において加熱軟化させたうえ、プレス装置において所望形状にプレス成形される。しかしこの加熱温度は炭素繊維入り樹脂シートがドローダウンする温度よりも高温であるため、加熱炉からプレス装置へ搬送する途中で炭素繊維入り樹脂シートが変形し易い。このような変形が生ずるとプレス装置への供給位置がずれ易く、成形品に寸法誤差が発生するおそれがある。
【０００４】
従来から軟質シートの搬送装置としては、特許文献１に示されるように多数の刺し針を備えたシート保持枠を用いる構造が知られている。しかしこの場合にはシートの周縁部全体に針穴が明くこととなるため、最終的には周縁部分を切り落とさねばならず、材料歩留まりが低下するという問題があった。特に炭素繊維入り樹脂シートは非常に高価であるため、この問題は無視することができない。
【０００５】
また、炭素繊維入り樹脂シートにポリイミドフィルム等の保護フィルムを積層し、搬送中の変形を防止する技術も開発されている。しかしこの場合にはプレス成形後に製品からポリイミドフィルムを取り外さねばならず、余分の工程が発生する。またポリイミドフィルムは使い捨てであるから、余分なコストが発生するなどの問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２９２３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、加熱炉において加熱軟化させた炭素繊維入り樹脂シートを、位置決め精度よくプレス装置へ搬送することができ、しかも経済性に優れた炭素繊維入り樹脂シートの搬送装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、加熱炉において加熱された炭素繊維入り樹脂シートをプレス装置まで搬送する炭素繊維入り樹脂シートの搬送装置であって、加熱炉とプレス装置との間を移動する昇降可能なスライダと、このスライダ上に搭載され、炭素繊維入り樹脂シートの両端部をチャックして張力を加えるシート保持手段とを備え、シート保持手段は複数枚の炭素繊維入り樹脂シートをチャックできるようにスライダ上に複数組設けられ、複数枚の炭素繊維入り樹脂シートを同時にまたは時間差を持たせて加熱炉内に搬入して加熱し、加熱された複数枚の樹脂シートを加熱炉内で積層する機能を有するものであることを特徴とするものである。
【０００９】
なお請求項２のように、シート保持手段が、炭素繊維入り樹脂シートの両端部を直接チャックするチャック爪と、これらのチャック爪を外側に変位させる張力付与手段と備えた構造を採用することができる。
【００１０】
また請求項３のように、シート保持手段が、保持枠の内側に配置されたスプリング付きの保持金具と、この保持枠をチャックするチャック爪とを備えた構造を採用することができる。また請求項４のように、炭素繊維入り樹脂シートが四角形である場合には、シート保持手段がその四隅をチャックして張力を加える構造であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の炭素繊維入り樹脂シートの搬送装置によれば、シート保持手段によって炭素繊維入り樹脂シートの両端部をチャックして張力を加えながらスライダを移動させ、加熱炉からプレス装置まで搬送する。このため張力を適切に調整すれば、炭素繊維入り樹脂シートを変形させることなく搬送することが可能となり、プレス装置への供給位置決め精度が良好となる。しかも炭素繊維入り樹脂シートの両端部の４点程度をチャックすればよいので、従来のように切り落としを必要とする部分がほとんど発生せず、材料歩留まりが向上する。さらに、炭素繊維入り樹脂シートにポリイミドフィルムを積層する方法に比較して余分の工程や補助材料を必要とせず、経済的である。さらに本発明の炭素繊維入り樹脂シートの搬送装置によれば、複数枚の炭素繊維入り樹脂シートを同時にまたは時間差を持たせて加熱炉内に搬入して加熱し、加熱炉内で積層して厚みの大きいプレス成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態の全体側面図であり、シート保持手段が供給位置にある状態を示す。
【図２】本発明の実施形態の全体側面図であり、シート保持手段が加熱位置にある状態を示す。
【図３】本発明の実施形態の全体側面図であり、シート保持手段がプレス位置にある状態を示す。
【図４】シート保持手段の拡大正面図である。
【図５】シート保持手段の拡大平面図である。
【図６】変形例のシート保持手段の拡大正面図である。
【図７】変形例のシート保持手段の拡大平面図である。
【図８】加熱炉の正面図である。
【図９】他の加熱炉の正面図である。
【図１０】本発明の実施形態の工程説明図であり、（Ａ）は要部平面図、（Ｂ）は正面図である。
【図１１】本発明の実施形態の工程説明図であり、（Ａ）は要部平面図、（Ｂ）は正面図である。
【図１２】本発明の実施形態の工程説明図であり、（Ａ）は要部平面図、（Ｂ）は正面図である。
【図１３】本発明の実施形態の工程説明図であり、（Ａ）は要部平面図、（Ｂ）は正面図である。
【図１４】本発明の実施形態のフローシートである。
【図１５】本発明の実施形態の他のフローシートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に本発明の実施形態を説明する。
図１は実施形態の搬送装置の全体図であり、１は固定ベース、２はこの固定ベース１の上方に水平方向にスライド自在に支持されたスライドベースである。スライドベース２は図示を略したリニアガイド等の支持手段により支持されており、シリンダ３によって図１に示す位置から図２に示す位置まで、Ａとして示すストローク分だけ移動することができる構造である。なお、固定ベース１とスライドベース２との間にはシリンダ等の昇降装置８が設けられており、スライドベース２を昇降することができる。
【００１５】
このスライドベース２の上面には、後述するリニアガイド等の支持手段によってスライダ４が支持されている。スライドベース２はその両端のスプロケット５、５間に張設された無端ベルト６を備えており、スライダ４は連結具７によってこの無端ベルト６に連結されている。このため図示を略したモータによってこの無端ベルト６を走行させることにより、スライダ４はスライドベース２上を移動することができる。その移動可能距離を図１にＢとして示した。図１から明らかなように、この実施形態では、供給位置と加熱位置との距離がＡであり、加熱位置からプレス位置までの距離がＢである。
【００１６】
スライダ４の上部には、シート保持手段１０が搭載されている。その具体的な構造を以下に説明する。図４と図５はシート保持手段１０の一例を示すもので、左右一対のスライドベース２の上に、リニアガイド１１によってスライダ４が支持されている。このスライダ４は、上記した無端ベルト６によって図４の紙面に対して垂直方向、図５では上下方向に走行するものである。ただし図４、図５では無端ベルト６は省略されている。
【００１７】
スライダ４上には、左右方向に延びる短いリニアガイド１１が設置されており、その上にボックス状のチャックベース１２が設けられている。チャックベース１２の先端には、下側のチャック爪１３が設けられている。またその先端よりもやや内側位置にはピン１４によって開閉リンク１５が枢着されており、この開閉リンク１５の先端には上側のチャック爪１６が設けられている。またチャックベース１２の内部には開閉用シリンダ１７が搖動可能に配置され、そのロッドの先端はピン１８により開閉リンク１５の中間位置に連結されている。このためは開閉用シリンダ１７によって開閉リンク１５をピン１４を中心として搖動させ、下側のチャック爪１３に対して上側のチャック爪１６を開閉することができる。
【００１８】
上記した構造のシート保持手段１０は、図５に示すように左右に２個ずつ、全部で４個が設けられており、図４、図５に示すように炭素繊維入り樹脂シートＷの両端部をチャックすることができるものである。また、これらのチャックベース１２の外側には張力付与手段１９である小型シリンダが配置されており、リニアガイド１１上でチャックベース１２を小距離だけ移動させることができる。このため、図４、図５に示すように炭素繊維入り樹脂シートＷの両端部をチャックした状態で、張力付与手段１９を作動させてチャックベース１２を外側にわずかに移動させることによって、炭素繊維入り樹脂シートＷに張力を加えることが可能である。
【００１９】
図示のように炭素繊維入り樹脂シートＷは多くの場合には四角形であるから、シート保持手段１０のチャック爪１３、１６はその四隅をチャックして張力を加えるようにしておくことが好ましい。その張力は炭素繊維入り樹脂シートＷの性状や加熱温度に応じて適宜設定し、ドローダウンによる垂れ下がりをなくすことができるが、引き伸ばすことはない程度としておくものとする。なお、炭素繊維入り樹脂シートＷは炭素繊維の補強効果により、張力による伸びは比較的小さい。このようにして、炭素繊維入り樹脂シートＷに張力を加えた状態でスライダ４を走行させ、搬送することが可能となる。
【００２０】
上記した図４と図５の例では、シート保持手段１０のチャック爪１３、１６により炭素繊維入り樹脂シートＷの端部を直接チャックしたが、図６、図７に示す変形例では、シート保持手段１０のチャック爪１３、１６は保持枠２０をチャックする。この保持枠２０は扁平な金属板からなり、その４つのコーナー部にスプリング２１付きの保持金具２２が取付けられている。図７に示すように、これらの保持金具２２によって炭素繊維入り樹脂シートＷの端部をチャックすると、スプリング２１によって炭素繊維入り樹脂シートＷに所定の張力を付与することができる。このためこの変形例では、スプリング２１が張力付与手段１９と同様の効果を発揮することとなる。
【００２１】
いずれの例においても、炭素繊維入り樹脂シートＷの端部の４か所程度をチャックするだけであるから、従来のように多数の針穴が形成されることはなく、材料歩留りを向上させることができる。また、チャック爪１３、１６や保持金具２２に加熱手段を組み込めば、チャックされた部分にもその他の部分と同様の熱履歴を与えることも可能である。
【００２２】
次に図１〜図３を参照しつつ、上記した装置の基本的な動作を説明する。先ず図１に示すように、シート保持手段１０が供給位置にあるときに炭素繊維入り樹脂シートＷをシート保持手段１０に保持させる。図１の状態では昇降装置８は作動しておらず、スライドベース２は低い位置にある。次に昇降装置８によりスライドベース２を上昇させるとともにシリンダ３を作動させ、スライドベース２を図１に示す位置から図２に示す位置まで距離Ａだけ移動させる。これによって図２に示すように炭素繊維入り樹脂シートＷはシート保持手段１０に保持されたまま、加熱炉３０の内部に搬送される。図８に示すように加熱炉３０は上下のフレーム３１、３２に赤外線ヒータ３３、３４を取付けた構造であり、炭素繊維入り樹脂シートＷをシート保持手段１０に保持させたままこれらの赤外線ヒータ３３、３４の間に保持し、加熱することができる構造である。
【００２３】
所定時間の加熱後、昇降装置８によりスライドベース２を降下させるとともに、スライドベース２の上面のスライダ４を、無端ベルト６によって図３に示す位置まで距離Ｂだけ移動させる。これによってシート保持手段１０は炭素繊維入り樹脂シートＷを保持したまま、プレス装置４０の直上位置まで移動し、その位置でチャックを開くことによって炭素繊維入り樹脂シートＷをプレス装置４０に供給する。加熱炉３０からプレス装置４０まで搬送される間、炭素繊維入り樹脂シートＷには張力が加えられているのでドローダウンが発生することはなく、プレス装置４０に位置決め精度よく供給することが可能である。このため、成形精度の高いプレス成型が可能となる。その後、無端ベルト６は逆転され、またシリンダ３も逆方向に動作してスライダ４及びシート保持手段１０を図１の位置に復帰させる。
【００２４】
上記したようにシート保持手段１０に保持させたままで炭素繊維入り樹脂シートＷを加熱するようにしてもよいが、加熱される前の炭素繊維入り樹脂シートＷはドローダウンのおそれがないので、必ずしも張力を加えて保持する必要はない。このため図９に示すように加熱炉３０の内部にシート保持具３５をシリンダ３６によって昇降可能に設けておき、供給位置からこのシート保持具３５までの搬送はロボットなどの通常の搬送手段によって行うことも可能である。ただし加熱された後はドローダウンの恐れがあるので、シート保持具３５からプレス装置４０への搬送は、本発明の張力付与手段を備えたシート保持手段１０によって行うものとする。
【００２５】
次に図１０以下の図面を参照しつつ、本発明の装置の具体的な動作を説明する。以下に示すように、本発明によれば、２枚の炭素繊維入り樹脂シートＷを積層したうえでプレスして厚みの大きいプレス成形品を得ることができる。
【００２６】
図１０に示すように、スライダ４上に複数組のシート保持手段１０が設けられている。以下の説明では、シート保持手段１０は２枚の炭素繊維入り樹脂シートをチャックできるように２組設けられており、それぞれをチャックＡとチャックＢと記す。また、チャックＡとチャックＢに対応する炭素繊維入り樹脂シートＷをワークＡ、ワークＢと記す。チャックＡとチャックＢは炭素繊維入り樹脂シートＷの両端部をチャックして張力を加える機能を有するものである。
【００２７】
先ず図１０に示すように、チャックＡとチャックＢとによってそれぞれ炭素繊維入り樹脂シートＷであるワークＡとワークＢとをチャックする。この状態でスライドベース２を走行させ、図１１に示すように、ワークＡとワークＢを加熱炉３０の内部に移動させ、シート保持具３５上に載せる。シート保持具３５をワーク架台Ａ、ワーク架台Ｂと記す。ワークＡとワークＢをワーク架台Ａ、ワーク架台Ｂ上に載せたのち、チャックＡとチャックＢは加熱炉３０の炉内で待機する。
【００２８】
一定時間の加熱が行われたら、チャックＢを開くとともにワーク架台Ｂを上昇させ、ワークＢをチャックする。そしてチャックＢを炉内で移動させ、図１２に示すようにワークＢをワークＡの上に重ねる。次に２枚重ねされたワークＡとワークＢをチャックＡによってチャックし、スライダ４を走行させて図１３に示すように、プレス装置４０に供給する。プレス装置４０は２枚重ねされたワークＡとワークＢをプレスし、２倍の厚さのプレス成形品を成形する。
【００２９】
以上に説明した工程はワークＡとワークＢを同時の加熱炉４０に投入するモードであり、そのフローを図１４に示した。しかし図１５のフローシートに示すように、ワークＡとワークＢを時間差を持たせて加熱炉４０に投入することもできる。
【００３０】
ここで時間差２枚加熱を行う場合には、図１５の（１）に示すように、先にワークＡをチャックＡによって加熱炉３０に搬送して一定時間加熱したのち、チャックＢによりワークＢを加熱炉３０に搬送して加熱する。その後、チャックＢによりワークＢを炉内で搬送してワークＡの上に重ね、前記と同様にプレス装置４０に供給してプレスし、２倍の厚さのプレス成形品を成形する。また、図１５の（２）に示すように、１枚だけを加熱することも勿論可能である。
【００３１】
以上に説明したように、本発明の炭素繊維入り樹脂シートの搬送装置によれば、加熱炉３０において加熱軟化させた炭素繊維入り樹脂シートＷを、加熱炉内で積層したうえ、位置決め精度よくプレス装置４０へ搬送することができる。また、炭素繊維入り樹脂シートＷの四隅をチャックするだけでよいので材料歩留りがよく、補助材料も不要であるから経済性にも優れるという大きい利点がある。プレス成形された炭素繊維入り樹脂シートＷは、軽量かつ高強度であるから、自動車用部品や飛行機用部品として用いられる。
【符号の説明】
【００３２】
１  固定ベース
２  スライドベース
３  シリンダ
４  スライダ
５  スプロケット
６  無端ベルト
７  連結具
８  昇降装置
１０  シート保持手段
１１  リニアガイド
１２  チャックベース
１３  下側のチャック爪
１４  ピン
１５  開閉リンク
１６  上側のチャック爪
１７  開閉用シリンダ
１８  ピン
１９  張力付与手段
２０  保持枠
２１  スプリング
２２  保持金具
３０  加熱炉
３１  フレーム
３２  フレーム
３３  赤外線ヒータ
３４  赤外線ヒータ
３５  シート保持具
３６  シリンダ
４０  プレス装置
【図１】
0005794430.tif 000002
【図２】
0005794430.tif 000003
【図３】
0005794430.tif 000004
【図４】
0005794430.tif 000005
【図５】
0005794430.tif 000006
【図６】
0005794430.tif 000007
【図７】
0005794430.tif 000008
【図８】
0005794430.tif 000009
【図９】
0005794430.tif 000010
【図１４】
0005794430.tif 000011
【図１５】
0005794430.tif 000012
【図１０】
0005794430.tif 000013
【図１１】
0005794430.tif 000014
【図１２】
0005794430.tif 000015
【図１３】
0005794430.tif 000016