(57)【要約】【課題】積層する面に凹凸があってもシワなどの欠陥を生ずることなく積層が行える自動複合材積層装置のローラ支持方法を提供する。【解決手段】支柱１３の点Ｐ５，Ｐ８に、第１のリンク１４と第２のリンク１５を軸着し、この２本のリンクに左右の端部の点Ｐ３，Ｐ６とＰ４，Ｐ７でそれぞれ軸着され平行に下方に延びる一対のリンク１１、１２を設け、それらの下端部の点Ｐ１、Ｐ２に積層ローラ１０の軸をそれぞれ揺動自在に軸着する。このとき、支柱の点Ｐ５とＰ８とを通る直線と積層ローラ１０の下端面との交点Ｃと点Ｐ８、Ｐ６、Ｐ１で形成される四辺形と、交点Ｃと点Ｐ８、Ｐ７、Ｐ２で形成される四辺形を共に平行四辺形に構成する。【選択図】　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材のプリプレグ材の積層に際し、この積層する面に接する円筒形状の積層ローラを、回転自在に、且つ、前記積層する面の凹凸に応じて傾くように支持する支持方法であって、前記積層ローラは、前記ローラ軸に平行でローラ面の最下部を形成する仮想線上の一点を常に固定中心として傾くように支持されることを特徴とする自動複合材積層装置のローラ支持方法。
【請求項２】
複合材のプリプレグ材の積層に際し、この積層する面に接する円筒形状の積層ローラを、回転自在に、且つ、前記積層する面の凹凸に応じて傾くように支持する支持構造において、
その一方端で前記積層ローラのローラ軸と回動自在に連結される一対の互いに平行な左右リンクと、
固定された支柱とその中央部が回動自在に連結されるとともに、該中央部から等距離に位置する両端部が、前記左右リンクのそれぞれの他方端と回動自在に連結され、更に、前記支柱との連結点が前記左右リンクのそれぞれの他方端との連結点より前記積層ローラに近接する位置に配される上リンクと、
前記上リンクの、前記左リンクの他方端との連結点と前記支柱との連結点間のリンク部分、及び前記上リンクの、前記右リンクの他方端との連結点と前記支柱との連結点間のリンク部分とそれぞれ平行をなすリンク部分を有する下リンクとでリンク機構を構成し、
前記積層ローラのローラ軸に平行でローラ面の最下部の仮想線の中点と前記ローラ軸を前記左右リンクに結合する点とを結ぶ線を前記上下リンクと平行に構成することを特徴とする自動複合材積層装置のローラ支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、自動複合材積層装置の積層ローラを支持する方法及びその支持方法を実現するのに最適な支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
繊維強化樹脂複合材のプリプレグ材を積層していく場合、積層間にシワなどの欠陥が生じないように、積層する面に対し積層ローラを圧着させながら積層していく必要があり、このため従来の自動複合材積層装置の積層ローラは、積層する面に対し、常に垂直に接する状態を維持することが必要とされた。
したがって、従来の自動複合材積層装置は、積層する面に生ずる凹凸、即ち積層回数の違いにより積層する面に生ずる段差に対しては、図４に示すように、積層ローラが首振り動作できるようになっている。即ち、従来の自動複合材積層装置は、積層ローラ１００の両軸をアーム１０１ａ，１０１ｂで回動自在にそれぞれ支持し、これらアーム１０１ａ，１０１ｂをリンク１０２で連結し、リンク１０２の中央に連結されたリンク１０３と自動複合材積層装置の基盤１０４に固着された支柱１０５とをピン結合して、積層ローラ１００を支柱１０５で吊り下げる構造が採られ、積層ローラが、同図中の矢印方向に首振り動作できるようになっている。但し、かかる首振り動作に対し、これを規制するためのストッパ１０５ａ，１０５ｂが基盤１０４から垂設されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した構造の自動複合材積層装置では、積層ローラが首振り動作するとき、積層する面に凹凸があると、この凹凸によって当該積層ローラとの接点がずれてしまうため、当該凹凸を乗り越えたところで積層する面が左右に歪んでしまい、シワを生ずることなく積層していくことができないという問題がある。
【０００４】
本発明の目的は、積層する面に凹凸があってもシワなどの欠陥を生ずることなく積層が行える自動複合材積層装置のローラ支持方法及びその方法を実現するローラ支持構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る自動複合材積層装置のローラ支持方法は、複合材のプリプレグ材の積層に際し、この積層する面に接する円筒形状の積層ローラを、回転自在に、且つ、前記積層する面の凹凸に応じて傾くように支持する支持方法であって、前記積層ローラは、前記ローラ軸に平行でローラ面の最下部を形成する仮想線上の一点を常に固定中心として傾くように支持されるようにしたもので、積層ローラは、積層する面に凹凸があっても上記一点を常に固定中心（当該固定中心は、機構学で言うところの固定中心に相当する）として傾くようになっているために、積層する面にシワなどの欠陥を生ずることなく積層できる。
【０００６】
また、本発明の請求項２に係る自動複合材積層装置のローラ支持構造は、複合材のプリプレグ材の積層に際し、この積層する面に接する円筒形状の積層ローラを、回転自在に、且つ、前記積層する面の凹凸に応じて傾くように支持する支持構造において、その一方端で前記積層ローラのローラ軸と回動自在に連結される一対の互いに平行な左右リンクと、固定された支柱とその中央部が回動自在に連結されるとともに、該中央部から等距離に位置する両端部が、前記左右リンクのそれぞれの他方端と回動自在に連結され、更に、前記支柱との連結点が前記左右リンクのそれぞれの他方端との連結点より前記積層ローラに近接する位置に配される上リンクと、前記上リンクの、前記左リンクの他方端との連結点と前記支柱との連結点間のリンク部分、及び前記上リンクの、前記右リンクの他方端との連結点と前記支柱との連結点間のリンク部分とそれぞれ平行をなすリンク部分を有する下リンクとでリンク機構を構成し、前記積層ローラのローラ軸に平行でローラ面の最下部の仮想線の中点と前記ローラ軸を前記左右リンクに結合する点とを結ぶ線を前記上下リンクと平行に構成するようにして上記方法を実現させたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る自動複合材積層装置のローラ支持方法は、具体的には図１〜４に示すローラ支持構造により実現できる。
図１は、本自動複合材積層装置１が熱可塑性複合材のプリプレグ材Ａの積層に用いられている例を示すものであり、熱可塑性複合材のプリプレグ材Ａは、リール２に巻回された熱可塑性複合材の素材が装置３を経て本複合材積層装置１の積層ローラ１０のところに供給される。そのとき、そのプリプレグ材Ａは、その積層される面がガストーチ４からの熱を受けて軟化し当該積層ローラ１０により圧着されながら図示しないマンドレルに積層状態で巻回される。
尚、５は監視カメラであり、積層状態の良否などを監視するためのものである。
【０００８】
次に、本ローラ支持構造を図２を参照して説明する。尚、同図は、積層ローラ１０がプリプレグ材Ａの積層する面のうち、水平な面に接している場合を示している。
本ローラ支持構造は、上記積層ローラ１０を、図２に示すようなリンク機構で支持する構造としたもので、そのうちの一対の互いに平行な左右リンク１１，１２は、その一方端で上記積層ローラ１０のローラ軸１０ａ，１０ｂと連結点Ｐ１，Ｐ２で回動自在に連結されている。また、略Ｖ字形状の上リンク１４は、その中央部が、本実施の形態では、自動複合材積層装置１の基盤１ａに一端が固定された支柱１３と連結点Ｐ５で回動自在に連結されるとともに、この中央部から等距離に位置する両端部が、左右リンク１１，１２のそれぞれの他方端と連結点Ｐ３，Ｐ４で回動自在に連結され、更に、この支柱１３との上記連結点Ｐ５が左右リンク１１，１２のそれぞれの他方端との連結点Ｐ３，Ｐ４より積層ローラ１０に近接する位置に配されている。また、上リンク１４と同一形状の略Ｖ字形状をなす下リンク１５は、左右リンク１１，１２と連結点Ｐ６，Ｐ７で回動自在にそれぞれ連結され、支柱１３と当該下リンク１５の中央部が連結点Ｐ８で回動自在に連結され、上リンク１４の、左リンク１１との連結点Ｐ３と支柱１３との連結点Ｐ５間のリンク部分１４ａ、及び上リンク１４の、右リンク１２との連結点Ｐ４と支柱１３との連結点Ｐ５間のリンク部分１４ｂとそれぞれ平行をなすリンク部分１５ａ，１５ｂをそれぞれ有している。
この場合、連結点Ｐ３，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ５で形成される矩形は平行四辺形（これを平行四辺形Ｂ１と称する）をなし、連結点Ｐ４，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ５で形成される矩形は平行四辺形（これを平行四辺形Ｂ２と称する）をなしていることは言うまでもない。
【０００９】
更に、本ローラ支持構造は、積層ローラ１０がプリプレグ材Ａの積層する面の、図２のような水平面に接した時、積層ローラ１０のローラ軸１０ａ，１０ｂに平行な当該積層ローラ１０の円筒面上の最下部に想定した仮想線（この場合、積層ローラ１０の円筒面の最下部を形成する線Ｑ）の中点Ｃと、ローラ軸１０ａの、左リンク１１との連結点Ｐ１とを結ぶ仮想リンクが下リンク１５のリンク部分１５ａに平行をなし、且つ、上記仮想線の中点Ｃと、ローラ軸１０ｂの、右リンク１２との連結点Ｐ２とを結ぶ仮想リンクが下リンク１５のリンク部分１５ｂに平行をなすリンク機構を構成している。そして、図２のように、積層ローラ１０がプリプレグ材Ａの、図２のような水平面に接しているときには、連結点Ｐ５，Ｐ８間を結ぶリンクの延長線、即ち、支柱１３の延長線は、積層ローラ１０の円筒面に垂直をなし、且つ、上記中点Ｃを通る態様となる。
この場合、連結点Ｐ１、連結点Ｐ６、連結点Ｐ８、中心Ｃで形成される矩形は平行四辺形（これを平行四辺形Ｄ１と称する）をなし、また、連結点Ｐ２、連結点Ｐ７、連結点Ｐ８、中心Ｃで形成される矩形は平行四辺形（これを平行四辺形Ｄ２と称する）をなすことは言うまでもない。
【００１０】
このようなリンク機構のローラ支持構造で支持される積層ローラ１０の動作を図３を参照して説明する。
図３において、プリプレグ材Ａの積層する面の凸部Ｓに積層ローラ１０が接した瞬間を考え、その時の接点Ｓ１を含む上述した仮想線Ｑの中点Ｃに着目する。積層ローラ１０は、凸部Ｓによって同図のように傾く。このような傾きによって、ローラ軸１０ａと左リンク１１の連結点Ｐ１及びローラ軸１０ｂとリンク１２の連結点Ｐ２はそれぞれ連結点Ｐ１′，Ｐ２′に移動し、これに伴って左リンク１１と上リンク１４の連結点Ｐ３及び左リンク１１と下リンク１５の連結点Ｐ６はそれぞれ連結点Ｐ３′，Ｐ６′に移動する一方、右リンク１２と上リンク１４の連結点Ｐ４及び右リンク１２と下リンク１５の連結点Ｐ７はそれぞれ連結点Ｐ４′，Ｐ７′に移動する。
【００１１】
しかるに、支柱１３と上リンク１４及び支柱１３と下リンク１５の連結点Ｐ５，Ｐ８は不動であり、したがって、連結点Ｐ５，Ｐ８間を結ぶリンクが不動であるため、上述した平行四辺形Ｂ１において、連結点Ｐ３，Ｐ６が連結点Ｐ３′，Ｐ６′に移動しても、連結点Ｐ３′，Ｐ６′間を結ぶリンクは連結点Ｐ５，Ｐ８間を結ぶリンクに対し平行が維持される。即ち、支柱１３と左リンク１１とは常に平行が維持される。同様に、上述した平行四辺形Ｂ２において、連結点Ｐ４，Ｐ７が連結点Ｐ４′，Ｐ７′に移動しても連結点Ｐ４′，Ｐ７′間を結ぶリンクは連結点Ｐ５，Ｐ８間を結ぶリンクに対し平行が維持される。即ち、支柱１３と右リンク１２とは常に平行が維持される。
【００１２】
一方、上述した平行四辺形Ｄ１において、連結点Ｐ１，Ｐ６が連結点Ｐ１′，Ｐ６′に移動しても、連結点Ｐ１′，Ｐ６′間を結ぶリンクの長さは不変であり、また、当該連結点Ｐ１′，Ｐ６′間を結ぶリンク、即ち左リンク１１は、上述したように支柱１３とは常に平行が維持されるため、連結点Ｐ８と中心Ｃとを結ぶ仮想リンクは、支柱１３の延長線上にあって、当該仮想リンクの長さは不変であり、しかも、連結点Ｐ８が固定点であるため、中心Ｃは固定点となる。また、上述した平行四辺形Ｄ２において、連結点Ｐ２，Ｐ７が連結点Ｐ２′，Ｐ７′に移動しても、連結点Ｐ２′，Ｐ７′間を結ぶリンクの長さは不変であり、また、当該連結点Ｐ２′，Ｐ７′間を結ぶリンク、即ち右リンク１２は、上述したように支柱１３とは常に平行が維持されているため、連結点Ｐ８と中心Ｃとを結ぶ仮想リンクは、支柱１３の延長線上にあって、当該仮想リンクの長さは不変であり、しかも、連結点Ｐ８が固定点であるため、中心Ｃは固定点となる。即ち、中心Ｃは常に、機構学で言うところの固定中心に相当する点となっている。よって、積層ローラ１０は、当該積層ローラ１０が、積層する面に凹凸があっても上記中点Ｃを常に固定中心として傾くようになり、このため、積層する面の凹凸によって積層ローラ１０との接点がずれることもなく、したがって、積層する面が左右に歪むことなく、即ち、積層する面にシワなどの欠陥を生ずることなく積層できる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の自動複合材積層装置のローラ支持方法及びその方法を実現するローラ支持構造によれば、積層ローラは、積層する面に凹凸があっても、積層ローラが積層する面の凹凸に接した時、当該接点を含む、積層ローラの軸方向に平行な当該積層ローラの円筒面上に想定した仮想線の中点を常に固定中心として傾くようになっているために、積層する面に凹凸があってもシワなどの欠陥を生ずることなく積層が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る自動複合材積層装置のローラ支持構造を用いて熱可塑性複合材のプリプレグ材を積層するときの外観構成図である。
【図２】図１のローラ支持構造の詳細図である。
【図３】図１のローラ支持構造のスケルトン表示による動作説明図である。
【図４】従来のローラ支持構造の詳細図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　自動複合材積層装置
１０　　　　　　　　　積層ローラ
１０ａ，１０ｂ　　　　ローラ軸
１１　　　　　　　　　左リンク
１２　　　　　　　　　右リンク
１３　　　　　　　　　支柱
１４　　　　　　　　　上リンク
１５　　　　　　　　　下リンク
Ａ　　　　　　　　　　プリプレグ材
Ｃ　　　　　　　　　　中点
Ｐ１〜Ｐ８　　　　　　連結点
Ｑ　　　　　　　　　　仮想線
Ｓ　　　　　　　　　　凸部
Ｓ１　　　　　　　　　接点
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004122386.tif 000005
【図４】
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