(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリプレグ原反を走行させるメイン搬送路と、
前記プリプレグ原反上に、裁断された複数のプリプレグカットシートを載せる移載装置と、
前記プリプレグ原反上にて先行するプリプレグカットシートと後続するプリプレグカットシートとの間の隙間を検出する隙間検出装置と、
前記先行するプリプレグカットシートの後端縁と後続するプリプレグカットシートの前端縁との間を、前記プリプレグ原反を介して溶着する溶着装置と、
前記溶着装置の下流側において、前記先行するプリプレグカットシートを平面状に押さえ付ける押付装置と、を備え、
前記押付装置が、
平板状の押さえ板と、
前記押さえ板を前記メイン搬送路上に位置決めする位置決めピンと、を備える、
プリプレグシート製造装置。
【請求項２】
前記押さえ板には、貫通孔が形成されており、
前記押さえ板が、前記貫通孔に挿入された前記位置決めピンによって、上下方向に移動可能に位置決めされている、
請求項１に記載のプリプレグシート製造装置。
【請求項３】
前記位置決めピンが、前記押さえ板の上下面を反転させた状態であっても、前記貫通孔に挿入可能な配置とされている、
請求項２に記載のプリプレグシート製造装置。
【請求項４】
前記押さえ板が、前記プリプレグカットシートと相似形状である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のプリプレグシート製造装置。
【請求項５】
前記押さえ板には、前記先行するプリプレグカットシートを下面側に誘導するテーパー部が形成されている、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のプリプレグシート製造装置。
【請求項６】
前記押さえ板には、前記先行するプリプレグカットシートを下面側に誘導するテーパー部が形成されている、
請求項４に記載のプリプレグシート製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プリプレグシート製造装置に関する。
本願は、２０１６年１１月１１日に日本に出願された特願２０１６−２２０３００号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、炭素繊維やガラス繊維を強化繊維として用いたＣＦＲＰやＧＦＲＰは、軽量で高い耐久性を有することから、自動車や航空機等を構成する各種の構成部材として用いられている。このようなＣＦＲＰやＧＦＲＰを成形する方法としては、まず、強化繊維と樹脂とからなる厚さ数十〜数百μｍ程度のプリプレグシートを複数枚積層してプリプレグシート積層体を製造し、次いで、外形が少しずつ異なるプリプレグシート積層体を複数枚重ねて所望の３次元形状に形成する方法が知られている。【０００３】
プリプレグシート積層体は、プリプレグシートを複数枚積層して製造されるが、プリプレグシートはその繊維方向（繊維の長さ方向）、すなわち配向方向においては引張強度や靱性が非常に高いものの、繊維方向と直交する方向では引張強度や靱性が低く、したがって機械的特性が異方性を有する。そこで、プリプレグシート積層体ではプリプレグシートの異方性を緩和するため、繊維方向を異ならせてプリプレグシートを積層している。【０００４】
繊維方向が異なるプリプレグシートを積層するには、繊維方向をシートの長さ方向に揃えたプリプレグ原反、すなわち繊維角度が０°の原反から、任意の繊維方向のプリプレグカットシートを製造し、繊維角度が０°のプリプレグ原反に、その任意の繊維方向のプリプレグカットシートを積層することが考えられる。【０００５】
このようなプリプレグシートを製造する装置として、例えば特許文献１に記載されたプリプレグシート製造装置が知られている。このプリプレグシート製造装置は、裁断された複数のプリプレグカットシートをプリプレグ原反上にて前後方向に繋ぎ合わせてプリプレグ原反上に積層し、プリプレグシートを製造する装置である。このプリプレグシート製造装置は、プリプレグ原反とプリプレグ原反上に載置されたプリプレグカットシートとを走行させるメイン搬送路と、プリプレグ原反上にて先行するプリプレグカットシートと後続するプリプレグカットシートとの間の隙間を検出する隙間検出装置と、先行するプリプレグカットシートの後端縁と後続するプリプレグカットシートの前端縁との間を、プリプレグ原反を介して溶着する溶着装置と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際特許出願公開第２０１５／１５２３２５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されたプリプレグシート製造装置では、隙間検出装置を設け、プリプレグ原反上にて先行するプリプレグカットシートと後続するプリプレグカットシートとの間の隙間を管理している。ところが、プリプレグカットシートは薄く、また、プリプレグカットシートの端縁は繊維が微小に毛羽立っているため、距離センサ等でプリプレグ原反とプリプレグカットシートとの段差から隙間を検出することが困難な場合がある。このため、本願発明者らは、プリプレグ原反とプリプレグカットシートとの間に穴あき板を挿入し、プリプレグ原反とプリプレグカットシートとの段差を大きくすることを検討した。
しかしながら、穴あき板を挿入すると、プリプレグ原反とプリプレグカットシートとの間に空間ができ、プリプレグカットシートが膨らんだ状態でプリプレグ原反に溶着されてしまうことが懸念される。このようなプリプレグシートは所謂ゴワツキがあり、後の工程でローラープレス機に入れて裁断しようとすると、割れやシワが発生してしまうという問題がある。【０００８】
本開示は、上記問題点に鑑みてなされ、割れやシワの原因となるゴワツキを抑制できるプリプレグシート製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本開示に係る第一の態様は、プリプレグ原反を走行させるメイン搬送路と、プリプレグ原反上に、裁断された複数のプリプレグカットシートを載せる移載装置と、プリプレグ原反上にて先行するプリプレグカットシートと後続するプリプレグカットシートとの間の隙間を検出する隙間検出装置と、先行するプリプレグカットシートの後端縁と後続するプリプレグカットシートの前端縁との間を、プリプレグ原反を介して溶着する溶着装置と、溶着装置の下流側において、先行するプリプレグカットシートを平面状に押さえ付ける押付装置と、を備える、プリプレグシート製造装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、プリプレグ原反上にて先行するプリプレグカットシートと後続するプリプレグカットシートとの間の隙間を検出する隙間検出装置と、先行するプリプレグカットシートの後端縁と後続するプリプレグカットシートの前端縁との間を、プリプレグ原反を介して溶着する溶着装置と、溶着装置の下流側において、先行するプリプレグカットシートを平面状に押さえ付ける押付装置と、を備えている。そのため、プリプレグ原反とプリプレグカットシートとの間に形成される空間が小さくなる。その結果、溶着後のプリプレグカットシートの膨らみが小さくなり、ゴワツキが少ないプリプレグシートを製造することができる。すなわち、プリプレグカットシートを押付装置を用いて平面状に押さえ付けることにより、溶着後のプリプレグカットシートのシワが伸び、その結果、ローラープレス機に入れて裁断されたプリプレグシート積層体における、割れやシワの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示のプリプレグシート製造装置の一実施形態を模式的に示す平面図である。
【図２】本開示のプリプレグシート製造装置の一実施形態を模式的に示す側面図である。
【図３】プリプレグシート製造装置によって形成されるプリプレグシート積層物を説明するための模式図である。
【図４】切断装置の概略構成を示す斜視図である。
【図５】隙間検出装置の概略構成を示す正面図である。
【図６】押付装置の概略構成を示す斜視図である。
【図７】押付装置の概略構成を示す側面図である。
【図８】比較例として押付装置が設けられていない場合の溶着後の第１のプリプレグカットシートの様子を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本開示のプリプレグシート製造装置を詳しく説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
図１は、本開示のプリプレグシート製造装置の一実施形態を模式的に示す平面図、図２は、本開示のプリプレグシート製造装置の一実施形態を模式的に示す側面図である。これらの図において符号１はプリプレグシート製造装置である。
【００１３】
プリプレグシート製造装置１は、ロール状のプリプレグ原反Ｐ１を繰り出す繰り出し装置２と、この繰り出し装置２から繰り出されたプリプレグ原反Ｐ１を走行させるメイン搬送路３と、メイン搬送路３上を走行してきたプリプレグシート積層物Ｐ５を引き込んでさらに下流側に送る送り装置４と、を備える。また、プリプレグシート製造装置１は、第１のプリプレグカットシートＰ２を形成する第１のプリプレグカットシート形成部５と、第２のプリプレグカットシートＰ４を形成する第２のプリプレグカットシート形成部１４と、を備える。
【００１４】
また、プリプレグシート製造装置１は、前後に配置されたプリプレグカットシート間の隙間を検出する隙間検出装置１０，１９（図１参照）と、前後に配置されたプリプレグカットシート間を溶着する溶着装置１１，２０（図２参照）と、を備える。さらに、プリプレグシート製造装置１は、溶着装置１１，２０のそれぞれの下流側に、プリプレグカットシートを平面状に押さえ付ける押付装置４０を備えている。
【００１５】
プリプレグ原反Ｐ１は、炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維（繊維）に熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が含浸させられて５０〜３００μｍ程度の厚さに形成され、強化繊維（繊維）が一定方向に揃えられ、配向されて形成される。
【００１６】
図３は、プリプレグシート製造装置１によって形成されるプリプレグシート積層物Ｐ５を説明するための模式図である。図３に示すように本実施形態では、プリプレグ原反Ｐ１はその強化繊維Ｆの方向（長さ方向）が基準の方向、すなわちプリプレグ原反Ｐ１の長さ方向に概ね一致するように配向して形成されている。したがって、プリプレグ原反Ｐ１は強化繊維Ｆの配向が０°のプリプレグ原反となっている。
【００１７】
図１、図２に示すように、繰り出し装置２は、ローラを有し、ロール状に巻かれたプリプレグ原反Ｐ１をその長さ方向に繰り出してメイン搬送路３上に送り出すように構成されている。ここで、プリプレグ原反Ｐ１は、後述する送り装置４に引っ張られることで、メイン搬送路３上に送り出される。
【００１８】
図１に示すように、メイン搬送路３は、プリプレグ原反Ｐ１の幅より広い幅を有する直線状（直板状）をなし、プリプレグ原反Ｐ１をその上面上にて走行させるように形成されている。このメイン搬送路３の上面は、プリプレグ原反Ｐ１を円滑に走行させることができるように、摩擦抵抗の少ない平滑面に形成されている。
【００１９】
送り装置４は、図２に示すように、上下に配置された一対のローラ４ａと、図１に示すように一対のローラ４ａのいずれか一方に接続されたモータ等の駆動源４ｂと、を有する。送り装置４は、メイン搬送路３上を走行してきたプリプレグシート積層物Ｐ５を一対のローラ４ａ間に挟持し、駆動源４ｂによるローラ４ａの回転によってプリプレグシート積層物Ｐ５をローラ４ａ間に引き込み、下流側に送るように構成されている。プリプレグシート積層物Ｐ５は、図３に示すように、プリプレグ原反Ｐ１上に第１のプリプレグカットシートＰ２、プリプレグ原反Ｐ３、第２のプリプレグカットシートＰ４が順次積層されて形成されている。
【００２０】
第１のプリプレグカットシート形成部５は、図１に示すように、メイン搬送路３の上流側に配設されている。第１のプリプレグカットシート形成部５は、ロール状のプリプレグ原反Ｐ１を送り出す送り出し装置６と、この送り出し装置６から送り出されたプリプレグ原反Ｐ１を走行させるサブ搬送路７と、サブ搬送路７上を走行してきたプリプレグ原反Ｐ１を予め設定された角度でその幅方向（サブ搬送路７を横断する方向）に切断する切断装置８と、を備える。送り出し装置６から送り出されるプリプレグ原反Ｐ１は、上述の繰り出し装置２によってメイン搬送路３上に繰り出されるプリプレグ原反Ｐ１と同じである。すなわち、強化繊維Ｆの配向が０°のプリプレグ原反である。
【００２１】
送り出し装置６は、ロール状のプリプレグ原反Ｐ１を繰り出す繰り出し装置６ａと、繰り出し装置６ａによって繰り出されたロール状のプリプレグ原反Ｐ１をサブ搬送路７上に送る送り装置６ｂと、を備える。繰り出し装置６ａは、上述の繰り出し装置２と同様の構成を有しており、ロール状に巻かれたプリプレグ原反Ｐ１をその長さ方向に繰り出してサブ搬送路７上に送り出すように構成されている。
【００２２】
送り装置６ｂは、上述の送り装置４と同様に形成され、上下に配置された一対のローラ６ｃと、一対のローラ６ｃのいずれか一方に接続したモータ等の駆動源６ｄと、を有する。この送り装置６ｂは、繰り出し装置６ａから繰り出されたプリプレグ原反Ｐ１を一対のローラ６ｃ間に挟持し、駆動源６ｄによるローラ６ｃの回転によってプリプレグ原反Ｐ１をローラ６ｃ間に引き込み、サブ搬送路７の下流側に送るように構成されている。
【００２３】
サブ搬送路７は、メイン搬送路３の一方の側方に配置され、メイン搬送路３と直交するように延びて配設されている。このサブ搬送路７も、メイン搬送路３と同様にプリプレグ原反Ｐ１の幅より広い幅を有する直線状（直板状）をなし、プリプレグ原反Ｐ１をその上面上にて走行させるように形成されている。このサブ搬送路７の上面も、プリプレグ原反Ｐ１を円滑に走行させることができるように、摩擦抵抗の少ない平滑面に形成されている。
【００２４】
切断装置８は、サブ搬送路７上を走行してきたプリプレグ原反Ｐ１を予め設定された角度でその幅方向に切断（裁断）する装置である。図４は、切断装置８の概略構成を示す斜視図である。図４に示すように、切断装置８は、カッター８ａと、カッター８ａを移動可能に保持する保持バー８ｂと、保持バー８ｂの両端部を支持する一対の支持部８ｃと、を備える。
【００２５】
カッター８ａは、モータ等の駆動手段によって保持バー８ｂの長さ方向に往復移動するように構成されており、これによって特に往路を移動することでプリプレグ原反Ｐ１を切断し、復路を移動することで初期位置に戻り、新たな切断のために待機するように構成されている。
【００２６】
保持バー８ｂは、プリプレグ原反Ｐ１の幅よりも充分に長い長さに形成された細長い角柱状をなし、サブ搬送路７の上方に、サブ搬送路７を横断するように配置されている。また、保持バー８ｂはその長さ方向にカッター８ａを案内するように構成されている。
【００２７】
一対の支持部８ｃは、保持バー８ｂのプリプレグ原反Ｐ１に対する角度が予め設定された角度となるように、保持バー８ｂの両端部を移動可能に支持している。本実施形態では、支持部８ｃは、プリプレグ原反Ｐ１の繊維方向（配向方向）、すなわちプリプレグ原反Ｐ１の長さ方向に対して、保持バー８ｂが４５°（−４５°）に交差するように保持バー８ｂを支持している。
【００２８】
カッター８ａは、保持バー８ｂの長さ方向に沿って移動することにより、プリプレグ原反Ｐ１を、その長さ方向に対し４５°（−４５°）の角度で幅方向に切断する。ここで、−４５°の符号の「−」とは、図３に示すように強化繊維Ｆの長さ方向（配向方向）が時計回り方向にシフトしていることを示している。したがって、反時計回り方向にシフトした場合には、「＋」の符号で示される。
【００２９】
また、図４に示すように、一対の支持部８ｃは、プリプレグ原反Ｐ１に対する保持バー８ｂの角度を、任意の角度に変えられるように構成されている。すなわち、保持バー８ｂは、保持バー８ｂを直接支持する個々の支持バー８ｄに対して、その両端部が支持バー８ｄの長さ方向の相反する方向にそれぞれ移動するように構成されている。これにより、プリプレグ原反Ｐ１の長さ方向（強化繊維Ｆの長さ方向）に対する角度が可変になっている。したがって、この切断装置８では、例えばプリプレグ原反Ｐ１を「−４５°」の角度で切断するのに代えて、例えば「−３０°」や「−６０°」等で切断することも可能になっている。さらには、「＋４５°」等で切断することも可能になっている。
【００３０】
なお、切断装置８は、図示しない制御装置により、カッター８ａの駆動が送り出し装置６の送り装置６ｂの動作に連動するように制御されている。すなわち、送り装置６ｂによるプリプレグ原反Ｐ１の送り動作が一旦停止させられている間に、カッター８ａが駆動してプリプレグ原反Ｐ１が予め設定された角度で切断され、図３に示す平行四辺形の第１のプリプレグカットシートＰ２が形成されるように構成されている。また、サブ搬送路７には、保持バー８ｂより下流側で、切断によって形成された第１のプリプレグカットシートＰ２が保持される位置に、この第１のプリプレグカットシートＰ２が浮き上がることで生じる位置ずれを防止するため、吸引孔等からなる浮き上がり防止手段が設けられている。
【００３１】
また、カッター８ａの駆動が停止すると、後述する移載ハンド９（移載装置）によって第１のプリプレグカットシートＰ２がピッキングされる。その後、再度送り装置６ｂによりプリプレグ原反Ｐ１が送り出される。その際、本実施形態では、カッター８ａで切断する間隔を図３中に辺Ｌ１で示すと、この辺Ｌ１の長さがプリプレグ原反Ｐ１の幅の√２倍の長さとなるように、送り装置６ｂおよびカッター８ａの駆動が制御されている。
【００３２】
図１、図２に示すように、切断装置８の下流側、すなわちサブ搬送路７のメイン搬送路３側には、第１のプリプレグカットシート形成部５で形成したプリプレグシート、すなわち切断装置８で切断（裁断）した図３に示す第１のプリプレグカットシートＰ２を、メイン搬送路３上を走行するプリプレグ原反Ｐ１上に載せる移載ハンド９が設けられている。
【００３３】
移載ハンド９は、図２に示すように第１のプリプレグカットシートＰ２を吸引保持する保持部９ａと、この保持部９ａを水平面上で回転させ、前記第１のプリプレグカットシートＰ２の強化繊維Ｆの向き（配向）を予め設定された向きにする移動部９ｂと、を備える。保持部９ａは、減圧吸引によって第１のプリプレグカットシートＰ２を着脱可能に保持するように構成されている。移動部９ｂは、ロボットアームによって形成され、複数の回動軸を有して保持部９ａを水平方向に移動させるとともに軸周りに回転させ、かつ、保持部９ａを昇降させるように構成されている。
【００３４】
このような構成を有する移載ハンド９は、保持部９ａによって切断装置８で切り出された平行四辺形の第１のプリプレグカットシートＰ２を保持し、移動部９ｂによって保持した第１のプリプレグカットシートＰ２をメイン搬送路３上に移動させ、その後、保持部９ａから脱着させることで第１のプリプレグカットシートＰ２をプリプレグ原反Ｐ１上に載置する。
【００３５】
その際、移動部９ｂは、図３に示すように第１のプリプレグカットシートＰ２の強化繊維の繊維方向（配向方向）が予め設定された向きとなるように、すなわちプリプレグ原反Ｐ１の強化繊維Ｆの向き（配向）とは異なる角度である＋４５°となるように、第１のプリプレグカットシートＰ２を適宜に回転させてプリプレグ原反Ｐ１上に載置する。また、このような回転とは別に、後述するように第１のプリプレグカットシートＰ２をプリプレグ原反Ｐ１の上面に沿わせて、メイン搬送路３の下流側に移動させる。
【００３６】
このようにして第１のプリプレグカットシートＰ２を載置する際、この第１のプリプレグカットシートＰ２の切断辺Ｌ２、切断辺Ｌ２が、それぞれプリプレグ原反Ｐ１の側端縁上に位置するように位置合わせする。これにより、第１のプリプレグカットシートＰ２が、図３に示すように、プリプレグ原反Ｐ１からはみ出すことなく載置される。
【００３７】
移載ハンド９は、第１のプリプレグカットシートＰ２の移載を連続的に行うことにより、メイン搬送路３上を走行するプリプレグ原反Ｐ１に対して第１のプリプレグカットシートＰ２をほとんど隙間無く、かつ重なることなく連続した状態に配置（載置）する。しかし、プリプレグ原反Ｐ１にはその幅寸法にバラツキがあること等の理由で、プリプレグ原反Ｐ１から得られる第１のプリプレグカットシートＰ２についてもその形状や大きさにバラツキが生じる。
【００３８】
そこで、本実施形態では、図１に示すように、メイン搬送路３に、隙間検出装置１０を配設している。隙間検出装置１０は、メイン搬送路３上を走行するプリプレグ原反Ｐ１上において先行する第１のプリプレグカットシートＰ２と、後続する第１のプリプレグカットシートＰ２との間の隙間Ｓ（後述する図６参照）を検出する。図５は、隙間検出装置１０の概略構成を示す正面図である。隙間検出装置１０は、図５に示すように、一対のセンサ３０からなる隙間検出センサ３１と、プリプレグ原反Ｐ１とプリプレグカットシートＰ２との段差を大きくするスペーサー３５と、を備える。
【００３９】
センサ３０は、プリプレグ原反Ｐ１とプリプレグカットシートＰ２との段差を検出する２次元レーザ変位センサによって構成されている。一対のセンサ３０のうちの一方は、第１のプリプレグカットシートＰ２の幅方向の一方の側端部の直上に配置され、他方は、第１のプリプレグカットシートＰ２の幅方向の他方の側端部の直上に配置され、各センサ３０は、その直下の計測位置における隙間Ｓを検出するように構成されている。これら一対のセンサ３０は、いずれもスライダ機構３４に保持されており、これによって矢印で示すように第１のプリプレグカットシートＰ２の側端部の直上位置と、第１のプリプレグカットシートＰ２の側端部の外方との間を移動するように構成されている。
【００４０】
スペーサー３５は、厚み方向に貫通孔３５ａが形成された穴あき板である。スペーサー３５は、プリプレグ原反Ｐ１とプリプレグカットシートＰ２との間に挟み込まれることで、プリプレグ原反Ｐ１とプリプレグカットシートＰ２との段差を大きくすると共に、貫通孔３５ａによって隙間Ｓを通るセンサ光を遮らないような構成となっている。このスペーサー３５は、一対のセンサ３０に対応して一対で設けられており、第１のプリプレグカットシートＰ２の側端部のそれぞれの下面に挿入される。これら一対のスペーサー３５は、いずれもスライダ機構３６に支持されており、これによってセンサ３０の直下の位置と、センサ３０（後述する溶着装置１１）よりも上流側の位置との間を移動するように構成されている。
【００４１】
一対のセンサ３０によって検出された隙間Ｓがいずれも許容範囲内である場合には、図示しない制御装置によって前後の第１のプリプレグカットシートＰ２、第１のプリプレグカットシートＰ２間の隙間Ｓが適正であると判断され、後述する溶着を行う。一方、隙間Ｓの少なくとも一方が許容範囲を超えている場合には、再度位置合わせを行うべく、移載ハンド９によって第１のプリプレグカットシートＰ２の位置を再調整する。移載ハンド９は、第１のプリプレグカットシートＰ２が角度ずれを起こしている場合、第１のプリプレグカットシートＰ２を回転させる。また、移載ハンド９は、両側の隙間Ｓがほぼ同じである場合には、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２を走行方向にずらすことで、隙間Ｓを許容範囲内に調整する。なお、隙間Ｓの容範囲としては、例えば上限が数ｍｍ程度とされ、下限はゼロ、すなわちプリプレグ原反Ｐ１上で隣り合う第１のプリプレグカットシートＰ２が重なっていなければ、接している状態も許容範囲内とされる。
【００４２】
図５に示すように、隙間検出装置１０には、溶着装置１１が設けられている。溶着装置１１は、第１のプリプレグカットシートＰ２の隙間Ｓとその近傍を加熱する加熱部１１ａと、加熱部１１ａを昇降させる昇降機構１１ｂと、これら加熱部１１ａおよび昇降機構１１ｂを隙間Ｓの長さ方向に移動させる移動機構１１ｃとを備えて構成されている。
【００４３】
加熱部１１ａは、超音波溶着機を備え、この超音波溶着機を隙間Ｓとその近傍、すなわち先行する第１のプリプレグカットシートＰ２の後端縁ｂ（図６参照）と後続する第１のプリプレグカットシートＰ２の前端縁ｆ（図６参照）とに当接または近接させて、これらを加熱する。加熱部１１ａは、第１のプリプレグカットシートＰ２およびその下のプリプレグ原反Ｐ１の樹脂を溶融固化することにより、前後の第１のプリプレグカットシートＰ２、第１のプリプレグカットシートＰ２間を溶着すると同時に、第１のプリプレグカットシートＰ２とプリプレグ原反Ｐ１とを溶着する。なお、加熱部１１ａとしては、超音波溶着機に代えて、加熱されたローラを転がす構造の装置や、長尺のヒータ線を押し付ける構造の装置を用いることもできる。
【００４４】
ここで、加熱部１１ａは昇降機構１１ｂによって昇降させられることにより、第１のプリプレグカットシートＰ２に接してこれを加熱し、あるいはこれから離間することが可能になっている。また、加熱部１１ａは、移動機構１１ｃによって隙間Ｓの長さ方向に移動させられることにより、隙間Ｓとのその近傍を全て加熱できるように構成されている。その際、一対のセンサ３０及び一対のスペーサー３５は、隙間Ｓの直上または直下に位置していると、加熱部１１ａの移動に干渉してしまうため退避する必要がある。
【００４５】
一対のセンサ３０は、前後の第１のプリプレグカットシートＰ２、第１のプリプレグカットシートＰ２間の隙間Ｓが適正であると判定されると、スライダ機構３４によって、隙間Ｓの直上からその外方に退避（移動）させられ、加熱部１１ａの移動に干渉しなくなる。また、一対のスペーサー３５は、第１のプリプレグカットシートＰ２の一部（側端部を除く一部）がプリプレグ原反Ｐ１に溶着したら、スライダ機構３６によって、隙間Ｓの直下からその上流側に退避（移動）させられ、加熱部１１ａの移動に干渉しなくなる。
【００４６】
溶着装置１１（隙間検出装置１０）より下流側には、押付装置４０が配設されている。図６は、押付装置４０の概略構成を示す斜視図である。図７は、押付装置４０の概略構成を示す側面図である。押付装置４０は、図６及び図７に示すように、溶着装置１１の下流側において、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２（前端縁ｆのみが溶着され、後端縁ｂが溶着されていないプリプレグカットシート）を平面状に押さえ付ける装置である。
【００４７】
押付装置４０は、図６に示すように、平板状の押さえ板４１と、押さえ板４１をメイン搬送路３上に位置決めする位置決めピン４２と、を備える。押さえ板４１は、所定の重さを有する樹脂製の板であり、その上面４１ａ及び下面４１ｂは、摩擦抵抗の少ない平滑面に形成されている。この押さえ板４１には、貫通孔４３が形成されている。貫通孔４３には、位置決めピン４２が挿入されている。貫通孔４３の内径は、位置決めピン４２の外径よりも僅かに大きい。押さえ板４１は、図７に示すように、貫通孔４３に挿入された位置決めピン４２によって、上下方向に移動可能に位置決めされている。
【００４８】
位置決めピン４２は、図６に示すように、押さえ板４１の上面４１ａと下面４１ｂを反転させた状態であっても、貫通孔４３に挿入可能な配置とされている。具体的に、位置決めピン４２は、メイン搬送路３におけるプリプレグ原反Ｐ１の走行方向と直交する仮想直線上に間隔をあけて一対で設けられている。また、押さえ板４１の貫通孔４３も同様の間隔をあけて一対で設けられている。このように、位置決めピン４２の配置を、メイン搬送路３を挟んで対称の位置関係とすることで、押さえ板４１の上面４１ａと下面４１ｂを反転させた状態であっても、貫通孔４３に挿入可能になる。
【００４９】
すなわち、自動車や航空機等を構成する各種の構成部材には、例えば左右に配置されるため、面対称に形成される部材がある。このような面対称となる部材を製造する場合には、その強度も面対称性を有する必要があり、したがってプリプレグシート積層物を構成するプリプレグシートの強化繊維の繊維方向（配向方向）も、左右の部材で面対称にする必要がある。具体的には、図３に示したプリプレグシート積層物Ｐ５に対して面対称性を付与するべく、第１のプリプレグカットシートＰ２と、第２のプリプレグカットシートＰ４とを入れ換えたプリプレグシート積層物を製造する。このとき、図１に示すように、溶着装置１１（隙間検出装置１０）を回転させて角度を−４５°にする必要があるが、上記構成を有する押付装置４０によれば、押さえ板４１の上下面を反転させて使用することができるため、このような逆向きのプリプレグシート積層物も、同一のプリプレグシート製造装置１で製造可能になる。
【００５０】
押さえ板４１は、図６に示すように、第１のプリプレグカットシートＰ２と相似形状である。すなわち、押さえ板４１は、一端縁４１Ａと他端縁４１Ｂとが、プリプレグ原反Ｐ１の走行方向に対して４５°で傾いている平行四辺形に形成されている。この押さえ板４１は、第１のプリプレグカットシートＰ２よりも一回り大きく形成されており、プリプレグ原反Ｐ１の外側に延出した箇所に貫通孔４３が形成されている。また、この押さえ板４１は、図７に示すように、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２の後端縁ｂが溶着されるとき、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２を、その前端縁ｆの溶着箇所１００を含めて押さえ付けることができる大きさとなっている。
【００５１】
押さえ板４１には、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２を下面４１ｂ側に誘導するテーパー部４４が形成されている。テーパー部４４は、押さえ板４１の一端縁４１Ａと他端縁４１Ｂに形成されている。また、テーパー部４４は、押さえ板４１の上面４１ａ側と下面４１ｂ側で対称の形状となっている。このようにテーパー部４４を対称形状とする理由は、本実施形態の押さえ板４１を、上下面を反転させて使用可能とするためである。テーパー部４４の傾斜面の高さは、第１のプリプレグカットシートＰ２の厚みの２〜５倍程度あればよい。
【００５２】
上記構成の押付装置４０によれば、図７に示すように、溶着装置１１の下流側において、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２を平面状に押さえ付けることができるため、溶着後の第１のプリプレグカットシートＰ２の膨らみを小さくすることができる。図８は、比較例として押付装置４０が設けられていない場合の溶着後の第１のプリプレグカットシートＰ２の様子を示す側面図である。図８に示すように、押付装置４０が設けられていない場合、プリプレグ原反Ｐ１と第１のプリプレグカットシートＰ２との間に空間５０が形成される。
【００５３】
すなわち、上述のように、プリプレグ原反Ｐ１と第１のプリプレグカットシートＰ２との間にはスペーサー３５（図６参照）を挟み込んでいるため、第１のプリプレグカットシートＰ２の浮きが大きくなり、このままの状態で溶着すると、溶着後の第１のプリプレグカットシートＰ２に膨らみが生じる。一方、本実施形態では、図７に示すように、溶着装置１１の下流側において、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２を平面状に押さえ付ける押付装置４０を備えているため、プリプレグ原反Ｐ１に対する第１のプリプレグカットシートＰ２の浮きが小さくなる。このため、溶着後の第１のプリプレグカットシートＰ２の膨らみが小さくなり、所謂ゴワツキが少なくなる。
【００５４】
換言すれば、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２を押付装置４０を用いて平面状に押さえ付けることにより、溶着後のプリプレグカットシートのシワが伸び、その結果、後述するようにローラープレス機に入れて裁断されたプリプレグシート積層体における、割れやシワの発生を防止することができる。
【００５５】
ここで、本実施形態の押付装置４０は、図６に示すように、平板状の押さえ板４１と、押さえ板４１をメイン搬送路３上に位置決めする位置決めピン４２と、を備える。この構成によれば、押さえ板４１による広い板面で、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２を押さえ付けることができるため、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２の平面度が高まる。また、この構成によれば、押さえ板４１の重さを利用するため、別途昇降装置等の駆動源は必要なく、コストを低減できる。
【００５６】
また、本実施形態では、図７に示すように、押さえ板４１には、貫通孔４３が形成されており、押さえ板４１は、貫通孔４３に挿入された位置決めピン４２によって、上下方向に移動可能に位置決めされている。この構成によれば、押さえ板４１が上下方向に逃げることができるため、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２に対し、押さえ板４１の重さ以上の負荷がかからない。すなわち、第１のプリプレグカットシートＰ２に過剰な負荷がかかることがなく、押さえ板４１による押え付けに伴い第１のプリプレグカットシートＰ２が撚れたりすることはない。
【００５７】
また、本実施形態では、図７に示すように、押さえ板４１には、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２を下面４１ｂ側に誘導するテーパー部４４が形成されている。この構成によれば、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２の前端縁ｆに段差があっても、第１のプリプレグカットシートＰ２を押さえ板４１の下面４１ｂ側に滑らかに潜り込ませることができる。このため、第１のプリプレグカットシートＰ２に過剰な負荷をかけないようにすることができる。
【００５８】
さらに、本実施形態では、図７に示すように、押さえ板４１は、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２の後端縁ｂが溶着されるとき、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２を、その前端縁ｆの溶着箇所１００を含めて押さえ付ける。第１のプリプレグカットシートＰ２の浮きは、図８に示すように、その前端縁ｆの溶着箇所１００から生じるため、この構成によれば、第１のプリプレグカットシートＰ２の浮きをはじめから押さえ付けることができる。したがって、第１のプリプレグカットシートＰ２の浮きをより小さくすることができ、プリプレグカットシートＰ２のシワを、プリプレグカットシートＰ２の全域にわたり、効果的に伸ばすことができる。
【００５９】
図１に戻り、押付装置４０の下流側には、送り出し装置１２が配設されている。送り出し装置１２は、メイン搬送路３の上方に配置され、メイン搬送路３を走行するプリプレグ原反Ｐ１と第１のプリプレグカットシートＰ２との積層物の上に、他のプリプレグ原反Ｐ３を送り出すように構成されている。このプリプレグ原反Ｐ３は、図３に示すように、プリプレグ原反Ｐ１と同じ強化繊維Ｆの配向が０°のプリプレグ原反である。
【００６０】
送り出し装置１２は、図２に示すように、ロール状のプリプレグ原反Ｐ３を繰り出す繰り出し装置１２ａと、繰り出し装置１２ａによって繰り出されたロール状のプリプレグ原反Ｐ３をメイン搬送路３上に送る送り装置１２ｂと、を備える。繰り出し装置１２ａは、ロール状に巻かれたプリプレグ原反Ｐ３をその長さ方向に繰り出すとともに、一旦上方に送り出すように構成されている。
【００６１】
送り装置１２ｂは、複数のローラ１２ｃと、これらローラ１２ｃのうちの下流側に配置されたローラ１２ｃに接続してローラ１２ｃを回転させるモータ等の駆動源（図示せず）と、を備える。この送り装置１２ｂは、繰り出し装置１２ａから繰り出され、一旦上方に送り出されたプリプレグ原反Ｐ３を複数のローラ１２ｃによって上方から下方に送り、メイン搬送路３を走行する前記積層物の上に送り出すように構成されている。
【００６２】
また、このようにしてプリプレグ原反Ｐ３を前記積層物の上に送り出す際、送り出し装置１２は、図３に示すようにプリプレグ原反Ｐ３の両側縁が積層物における第１のプリプレグカットシートＰ２の切断辺Ｌ２、切断辺Ｌ２上に位置するように位置合わせする。これにより、図３に示すようにプリプレグ原反Ｐ３を第１のプリプレグカットシートＰ２からはみ出させることなく、第１のプリプレグカットシートＰ２上に載置する。
【００６３】
この送り出し装置１２より下流側には、図１、図２に示すように、溶着装置１３が配設されている。溶着装置１３は、溶着装置１１と同様に加熱部を有して形成され、最上層となっているプリプレグ原反Ｐ３とこれの下層となる前記積層物、すなわちプリプレグ原反Ｐ１と第１のプリプレグカットシートＰ２との積層物とを溶着し、一体化する。
本実施形態では、図３に示すプリプレグ原反Ｐ３の幅方向、すなわち強化繊維Ｆの長さ方向と直交する方向に、加熱部を走行させてプリプレグ原反Ｐ３とこれの下層となる前記積層物の樹脂を溶融固化し、これらプリプレグ原反Ｐ３と前記積層物とを溶着する。
【００６４】
この溶着装置１３より下流側には、図１に示すように、第２のプリプレグカットシート形成部１４が配設されている。第２のプリプレグカットシート形成部１４は、第１のプリプレグカットシート形成部５とほぼ同様に構成され、ロール状のプリプレグ原反Ｐ１を送り出す送り出し装置１５と、この送り出し装置１５から送り出されたプリプレグ原反Ｐ１を走行させるサブ搬送路１６と、サブ搬送路１６上を走行してきたプリプレグ原反Ｐ１を予め設定された角度でその幅方向に切断（裁断）する切断装置１７と、を備えている。
【００６５】
ここで、送り出し装置１５から送り出されるプリプレグ原反Ｐ１も、第１のプリプレグカットシート形成部５において用いられるプリプレグ原反Ｐ１と同じく、強化繊維Ｆの配向が０°のプリプレグ原反である。
【００６６】
送り出し装置１５は、ロール状のプリプレグ原反Ｐ１を繰り出す繰り出し装置１５ａと、繰り出し装置１５ａによって繰り出されたロール状のプリプレグ原反Ｐ１をサブ搬送路１６上に送る送り装置１５ｂと、を備える。送り装置１５ｂは、上下に配置された一対のローラ１５ｃと、一対のローラ１５ｃのうちの一方のローラ１５ｃに接続してローラ１５ｃを回転させるモータ等の駆動源１５ｄと、を備える。
【００６７】
切断装置１７は、前記第１のプリプレグカットシート形成部５の切断装置８と同様に、サブ搬送路１６上を走行してきたプリプレグ原反Ｐ１を予め設定された角度でその幅方向に切断する装置である。ただし、この切断装置１７は、切断装置８がプリプレグ原反Ｐ１を−４５°の角度でその幅方向を切断し、図３に示した第１のプリプレグカットシートＰ２を形成しているのと異なり、プリプレグ原反Ｐ１を＋４５°の角度でその幅方向を切断し、図３に示した第２のプリプレグカットシートＰ４を形成する。
【００６８】
また、カッターの駆動が停止すると、移載ハンド１８によって第２のプリプレグカットシートＰ４がピッキングされる。その後、送り装置１５ｂによりプリプレグ原反Ｐ１が送り出される。その際、本実施形態では、カッターで切断する間隔を図３中に辺Ｌ３で示すと、この辺Ｌ３の長さがプリプレグ原反Ｐ１の幅の√２倍の長さとなるように、送り装置１５ｂおよびカッターの駆動が制御されている。
【００６９】
移載ハンド１８は、保持部１８ａによって切断装置１７で切り出された平行四辺形の第２のプリプレグカットシートＰ４を保持し、移動部１８ｂによって保持した第２のプリプレグカットシートＰ４をメイン搬送路３上に移動させ、その後、保持部１８ａから脱着させることで第２のプリプレグカットシートＰ４をプリプレグ原反Ｐ３（積層物）上に載置する。
【００７０】
その際、保持部１８ａは、図３に示すように第２のプリプレグカットシートＰ４の強化繊維Ｆの向き（配向）が予め設定された向きとなるように、すなわちプリプレグ原反Ｐ１や第１のプリプレグカットシートＰ２、プリプレグ原反Ｐ３の強化繊維Ｆの向き（配向）とは異なる角度である−４５°となるように、第２のプリプレグカットシートＰ４をプリプレグ原反Ｐ３（積層物）上に載置する。
【００７１】
図１に示すように、メイン搬送路３における前記サブ搬送路１６より少し下流側には、隙間検出装置１９が配設されている。隙間検出装置１９も隙間検出装置１０とほぼ同様の構成となっており、これによって前後の第２のプリプレグカットシートＰ４、第２のプリプレグカットシートＰ４は、重なることなく、予め設定された範囲に調整された隙間Ｓで前後に連続配置される。
【００７２】
また、この隙間検出装置１９にも、図２に示すように、溶着装置２０が配設されている。溶着装置２０も溶着装置１１とほぼ同様の構成となっており、前後の第２のプリプレグカットシートＰ４間を溶着するとともに、これら第２のプリプレグカットシートＰ４とその下の積層物（プリプレグ原反Ｐ３）とを溶着し、一体化する。
【００７３】
この溶着装置２０より下流側には、図１及び図２に示すように、押付装置４０が配置されている。押付装置４０も、図６に示す押付装置４０とほぼ同様の構成となっており、溶着装置２０の下流側において、先行する第２のプリプレグカットシートＰ４を平面状に押さえ付けることによって、溶着後の第２のプリプレグカットシートＰ４の膨らみを小さくする。
【００７４】
この押付装置４０より下流側には、図１及び図２に示すように、溶着装置２１が配設されている。溶着装置２１は、溶着装置２０で溶着され一体化された積層物、すなわち最上層の第２のプリプレグカットシートＰ４とこれの下層となる積層物とを再度溶着する。その際、この溶着装置２１は、図３に示す第２のプリプレグカットシートＰ４の幅方向、すなわち切断辺Ｌ４と直交する方向に、加熱部を走行させて第２のプリプレグカットシートＰ４とこれの下層となる前記積層物の樹脂を溶融固化し、これら第２のプリプレグカットシートＰ４と前記積層物とを溶着する。つまり、溶着装置２０とは異なる角度で溶着することにより、得られる積層物をより強固に一体化する。これにより、図３に示すようにプリプレグシート積層物Ｐ５を形成する。
【００７５】
このようにして形成されたプリプレグシート積層物Ｐ５は、上述したように送り装置４に引き込まれ、メイン搬送路３の下流側に走行させられる。
この送り装置４の下流側には、図１、図２に示すように切断装置２２が配設されている。切断装置２２は、前記切断装置８、切断装置１７と同様にカッターを有し、プリプレグシート積層物Ｐ５をその幅方向、すなわち図３に示すプリプレグ原反Ｐ１、プリプレグ原反Ｐ３の強化繊維Ｆの長さ方向と直交する方向に切断し、図１に示すように矩形状のプリプレグシート積層体Ｐ６を形成する。
【００７６】
このようにして形成されたプリプレグシート積層体Ｐ６は、図２に示すようにメイン搬送路３の下流側に配設された収容箱２３に順次収容され、次工程に供される。次工程では、プリプレグシート積層体Ｐ６をローラープレス機に入れて適宜形状に裁断し、得られたプリプレグシート積層体Ｐ６の形状物がさらに複数枚重ねられることにより、所望の３次元形状に形成される。
【００７７】
上述したように、本実施形態のプリプレグシート製造装置１は、プリプレグ原反Ｐ１を走行させるメイン搬送路３と、プリプレグ原反Ｐ１上に、裁断された複数の第１のプリプレグカットシートＰ２を載せる移載ハンド９と、プリプレグ原反Ｐ１上にて先行する第１のプリプレグカットシートＰ２と後続する第１のプリプレグカットシートＰ２との間の隙間Ｓを検出する隙間検出装置１０と、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２の後端縁ｂと後続する第１のプリプレグカットシートＰ２の前端縁ｆとの間を、プリプレグ原反Ｐ１を介して溶着する溶着装置１１と、溶着装置１１の下流側において、先行する第１のプリプレグカットシートＰ２を平面状に押さえ付ける押付装置４０と、を備える。そのため、プリプレグ原反Ｐ１と第１のプリプレグカットシートＰ２との間に形成される空間が小さくなる。その結果、溶着後の第１のプリプレグカットシートＰ２の膨らみが小さくなり、ゴワツキが少ない（プリプレグカットシートのシワが伸びた）プリプレグシート積層体Ｐ６を製造することができる。このようなプリプレグシート積層体Ｐ６は、ローラープレス機に入れて裁断しても、割れやシワが発生し難いため、良好な形状物が得られる。
【００７８】
以上、図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００７９】
例えば、前記実施形態では製造するプリプレグシートとして４層構造の積層体を製造する場合について説明したが、例えばメイン搬送路３、第１のプリプレグカットシート形成部５、移載ハンド９、隙間検出装置１０、溶着装置１１を備えることにより、第１のプリプレグカットシートＰ２を繋ぎ合わせて単層のプリプレグシートを製造することもできる。
【００８０】
また、前記実施形態では、特に第１のプリプレグカットシートＰ２や第２のプリプレグカットシートＰ４の強化繊維Ｆの配向角度を＋４５°もしくは−４５°としたが、切断装置８、切断装置１７の保持バーの角度を調整することにより、例えば＋３０°（−３０°）や＋６０°（−６０°）等としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
溶着後のプリプレグカットシートのシワを伸ばし、ローラープレス機に入れて裁断されたプリプレグシート積層体における、割れやシワの発生を防止することができる。
【符号の説明】
【００８２】
１  プリプレグシート製造装置
３  メイン搬送路
９  移載ハンド（移載装置）
１０  隙間検出装置
１１  溶着装置
１８  移載ハンド（移載装置）
１９  隙間検出装置
２０  溶着装置
４０  押付装置
４１  押さえ板
４１ａ  上面
４１ｂ  下面
４２  位置決めピン
４３  貫通孔
４４  テーパー部
１００  溶着箇所
ｂ  後端縁
ｆ  前端縁
Ｐ１  プリプレグ原反
Ｐ２  第１のプリプレグカットシート（プリプレグカットシート）
Ｐ３  プリプレグ原反
Ｐ４  第２のプリプレグカットシート（プリプレグカットシート）
Ｐ５  プリプレグシート積層物（プリプレグシート）
Ｐ６  プリプレグシート積層体（プリプレグシート）
Ｓ  隙間
【図１】
0006711411.tif 000002
【図２】
0006711411.tif 000003
【図３】
0006711411.tif 000004
【図４】
0006711411.tif 000005
【図５】
0006711411.tif 000006
【図６】
0006711411.tif 000007
【図７】
0006711411.tif 000008
【図８】
0006711411.tif 000009