WO2011078336A1

WO2011078336A1 - 強化繊維基材積層装置およびこの積層方法

Info

Publication number: WO2011078336A1
Application number: PCT/JP2010/073368
Authority: WO
Inventors: 新藤　健太郎; 川節　望; 黒岩　隆夫; 広一山崎
Original assignee: 三菱重工業株式会社
Priority date: 2009-12-25
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2011-06-30
Also published as: MX2012002860A; CN102470611B; EP2517863A4; JP5751751B2; JP2011136432A; US20120186730A1; AU2010336190A1; CN102470611A; EP2517863B1; KR20120040206A; EP2517863A1

Abstract

　シート状の強化繊維基材を湾曲や屈曲した形状の型上に積層する際に生じるしわの防止と、労働負荷の軽減と、作業の効率化とが可能な強化繊維基材積層装置およびこの積層方法を提供する。型（１５）上に積層させる強化繊維基材シート（１４）を繰り出すシート繰り出し部と、型（１５）上に強化繊維基材シート（１４）を圧接させる圧接部（３）と、を有する強化繊維基材積層装置（１）において、圧接部（３）は、強化繊維基材シート（１４）よりも狭い幅を有し、シート繰り出し部は、圧接部（３）との間を負荷しながら強化繊維基材シート（１４）を供給する。

Description

強化繊維基材積層装置およびこの積層方法

　本発明は、強化繊維基材積層装置およびこの積層方法について、特に、シート状の強化繊維基材を湾曲や屈曲した形状の型上に積層する方法に関する。

　一般に、軽量かつ高強度を有する複合材として繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｐｌａｓｔｉｃ）等が航空機、建築、風車等の大型構造部材に用いられている。繊維強化プラスチックは、強化繊維基材を型上に積層させた後に樹脂を含浸させ、含浸させた樹脂を硬化させたものである。この強化繊維基材を型上に積層させる装置については、特許文献１から特許文献３に開示されている。

特公平６－３９１３３号公報特開平５－２５４７２４号公報特開２００６－３３５０４９号公報

　しかしながら、シート状の強化繊維基材（以下、「強化繊維基材シート」という。）を湾曲や屈曲した形状の大型の型上に積層する場合には、多くは人手により行われており積層作業に時間を要し作業効率に問題があった。また、強化繊維基材シートを積層する際にしわ等が発生し品質にばらつきが生じるという問題があった。
　特許文献１に開示されている発明は、ロービング材または糸状にした強化繊維基材を積層するものである。
　特許文献２には、強化繊維基材をテープ状にしてその強化繊維基材と同じ幅を有するローラによって繊維幅全体を押さえて型上に圧接しながら積層させる装置が開示されているが、シート状の強化繊維基材を積層する具体的な方法等については開示されていない。
　特許文献３には、強化繊維基材シートを型上に積層させる門型の装置が開示されているが、装置が大掛かりなため設置コストがかかるという問題があった。

　本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、シート状の強化繊維基材を湾曲や屈曲した形状の型上に積層する際に生じるしわの防止と、労働負荷の軽減と、作業の効率化とが可能な強化繊維基材積層装置およびこの積層方法を提供する。

　上記課題を解決するために、本発明の強化繊維基材積層装置およびこの積層方法は以下の手段を採用する。
　すなわち、本発明の第一の態様は、型上に積層させる強化繊維基材シートを繰り出すシート繰り出し部と、前記型上に前記強化繊維基材シートを圧接させる圧接部と、を有する強化繊維基材積層装置において、前記圧接部は、前記強化繊維基材シートよりも狭い幅を有し、前記シート繰り出し部は、前記圧接部との間で張力を負荷しながら前記強化繊維基材シートを供給することを特徴とする強化繊維基材積層装置である。

　上記本発明の第一の態様に係る強化繊維基材積層装置は、張力を負荷しながら強化繊維基材シートを型上へと繰り出すとともに張力を保持したまま強化繊維基材シートを型上に圧接する。強化繊維基材シートよりも幅の狭い圧接部によって強化繊維基材シートを圧接するので、圧接部分は型上の所定位置に拘束されるが、強化繊維基材シートの圧接されなかった部分は型上に拘束されないので、シート繰り出し部と圧接部との間の張力によって強化繊維基材シートが変形し張力方向に相対的に変位する（ずれる）。そのため、型が曲面を有する場合であっても、強化繊維基材シートを型に倣うようにシワ無く積層することができる。したがって、圧接部よりも幅広な強化繊維基材シートを型上へしわなく積層することができる。
　なお、強化繊維基材シートとは、ガラス繊維やカーボン繊維等の強化繊維から形成されており、例えば、幅が約１ｍのシート状の織物をいう。本発明の強化繊維基材積層装置によって型上に強化繊維基材シートを積層させた後、ＶａＲＴＡＭ工法等を用いて樹脂を含浸させて硬化させることにより構造部材である複合材（繊維強化プラスチック）が製作される。

　本発明の第一の態様に係る強化繊維基材積層装置において、前記圧接部は、前記強化繊維基材シートの中央部を圧接する構成であってもよい。

　この構成によれば、強化繊維基材シートは、張力を有して型上へと繰り出されるとともに中央部が圧接される。そのため、中央部が圧接された強化繊維基材シートの左右（両側）には均等に力がかかる。したがって、中央部が圧接された強化繊維基材シートの左右をしわなく型上に積層することが可能となる。

　本発明の第一の態様に係る強化繊維基材積層装置において、前記シート繰り出し部から繰り出される前記強化繊維基材シートの張力は、前記シート繰り出し部の摩擦抵抗により発生される構成であってもよい。

　この構成によれば、強化繊維基材シートは、強化繊維基材シート繰り出し部の摩擦抵抗により張力が発生される。そのため、強化繊維基材シートの張力を発生させるための機構を別途設けることなく張力を発生させることができる。したがって、強化繊維基材シートを張力を発生させて型上へと繰り出し、かつ、圧接部により型上に圧接するので、強化繊維基材シートをしわなく型上へ積層することができる。
　なお、「摩擦抵抗」とは、例えば、強化繊維基材シートを繰り出す動きとともに生じる摩擦によって生じる抵抗を意味し、例えば、強化繊維基材シート繰り出し部が、繊維ロールと、ロールの芯あるいはロールの芯内を通した軸を支える軸受とで構成させる場合には、軸受にすべり摩擦力が発生する軸受部材を採用することによって実現することができる。

　本発明の第一の態様に係る強化繊維基材積層装置において、前記シート繰り出し部は、前記強化繊維基材シートと前記型とを接着させる接着剤を供給する接着剤供給部を備えている構成であってもよい。

　この構成によれば、強化繊維基材積層装置は、接着剤供給部を備えている。そのため、強化繊維基材積層装置は、型上への強化繊維基材シートの繰り出しと、しわ伸ばしと、圧接とともに接着を実施することができる。したがって、強化繊維基材の積層作業の効率化を図ることができる。

　本発明の第一の態様に係る強化繊維基材積層装置において、前記型は、前記強化繊維基材シートを積層させることにより風車のブレードなどの大型繊維強化プラスチック製品を形成するものであって、前記シート繰り出し部は、ハンドルを有し、前記圧接部は、圧接ローラと該圧接ローラを駆動する駆動部とを備えている構成であってもよい。

　この構成によれば、強化繊維基材積層装置には圧接ローラと圧接ローラを駆動する駆動部とが設けられており、積層位置の制御はハンドルを操作し手動によりおこなう装置となっている。そのため、強化繊維基材シートの型上への積層作業を簡易的な強化繊維基材積層装置により実施することが可能となる。したがって、従来は大人数での手作業で行われていた風車のブレードを形成するための強化繊維基材シートの積層作業を少人数によって行うことができ、労働負荷の軽減および作業の効率化を図ることができる。

　本発明の第一の態様に係る強化繊維基材積層装置において、前記強化繊維基材シートを前記型上に押圧する補助圧接部が設けられている構成であってもよい。

　この構成によれば、補助圧接部により強化繊維基材シートは、型上により広い面積で圧接される。この補助圧接部による押圧力は、圧接部の圧接力よりも小さいものとされ、強化繊維基材シートが型上から剥離することを抑制できる程度とする。したがって、強化繊維基材シートが型上から剥離することを抑制することができ、より複雑な曲面へシワ無く繊維を積層させることが可能となる。

　本発明の第一の態様に係る強化繊維基材積層装置において、前記シート繰り出し部と前記圧接部とが接続されている可動部を有し、該可動部は、前記型の長手方向に沿うように移動され、前記シート繰り出し部と前記圧接部とを前記型の幅方向と、前記型の長手方向および幅方向に対して直交する垂直方向とに移動自在とされる構成であってもよい。

　この構成によれば、シート繰り出し部と圧接部とは、型の長手方向と、型の長手方向および幅方向に対して直交する垂直方向とに移動自在とされる。そのため、湾曲や屈曲した型上に強化繊維基材シートを積層する場合であっても、可動部を移動することにより圧接部を型上に移動自在とすることができる。したがって、湾曲や屈曲した型上であっても型上から圧接部が離れることなく強化繊維基材シートを積層することができる。
　また、可動部を移動させることにより、繊維シート繰り出し手段や繊維シートロールの交換あるいは圧接部のメンテナンス時に、シート繰り出し部や圧接部を型の長手方向および幅方向に対して直交する垂直方向に移動することができる。したがって、繊維シート繰り出し部や繊維シートロールの交換あるいは圧接部のメンテナンスが容易となる。
　また、シート繰り出し部や圧接部を連続的に型の長手方向に移動することができるので、強化繊維基材シートを容易に大型部材の型に積層させることができる。

　本発明の第二の態様は、型上に積層させる強化繊維基材シートを繰り出すシート繰り出し部と、前記型上に前記強化繊維基材シートを圧接させる圧接部を有する強化繊維基材積層装置の積層方法において、前記圧接部は、前記強化繊維基材シートよりも狭い幅を有し、前記シート繰り出し部は、前記圧接部との間で張力を負荷しながら前記強化繊維基材シートを供給することを特徴とする強化繊維基材積層装置の積層方法である。

　本発明に係る強化繊維基材積層装置は、張力を負荷しながら強化繊維基材シートを型上へと繰り出すとともに張力を保持したまま強化繊維基材シートを型上に圧接する。強化繊維基材シートよりも幅の狭い圧接部によって強化繊維基材シートを圧接するので、強化繊維基材シートの圧接されなかった部分はシート繰り出し部と圧接部との間の張力によって強化繊維基材シートが変形し張力方向に相対的に変位する。そのため、型上が曲面を有する場合であっても、強化繊維基材シートを型上に積層することができる。したがって、圧接部よりも幅広な強化繊維基材シートを型上へしわなく積層することができる。

本発明の第１実施形態に係る強化繊維基材積層装置の側面図である。図１に示した強化繊維基材積層装置の正面図である。第１実施形態に係る型の斜視図である。図３Ａに示したＡ部の部分拡大図である。図１に示した強化繊維基材シート及び型の部分拡大斜視図である。上図は、図１に示した強化繊維基材シート及び型の部分拡大平面図であり、下図は、型上に形成された孤長に強化繊維基材シートを積層させた側面図である。強化繊維基材シートを示し、その上方は強化繊維基材シートの平面図であり、その下方は側面図である。本発明の第２実施形態に係る強化繊維基材積層装置の側面図である。本発明の第３実施形態に係る強化繊維基材積層装置の斜視図である。

［第１実施形態］
　本発明の第１実施形態に係る強化繊維基材積層装置について図１および図２に基づいて説明する。
　本実施形態に係る強化繊維基材積層装置１は、シート繰り出し機構（シート繰り出し部）２と、このシート繰り出し機構２から繰り出された強化繊維基材シート１４を翼型（型）１５上に圧接する圧接ローラ（圧接部）３とを備えている。

　シート繰り出し機構２は、シートロール部２ａと、ロール軸２ｂとを備えている。シートロール部２ａは、その中心をロール軸２ｂが貫通している。シートロール部２ａは、繰り出される強化繊維基材シート１４が巻回された状態で形成されている。この強化繊維基材シート１４は、繊維方向が翼型１５の長手方向すなわち繰り出し方向に供給されるように巻回されている。

　圧接ローラ３は、圧接ローラ部３ａと、圧接ローラ軸３ｂとを備えている。圧接ローラ部３ａは、シートロール部２ａから繰り出された強化繊維基材シート１４を翼型１５上に圧接する。圧接ローラ部３ａは、その中心を圧接ローラ軸３ｂが貫通している。圧接ローラ部３ａと圧接ローラ軸３ｂとは、シートロール部２ａすなわち強化繊維基材シート１４の幅よりも狭くなっている。翼型１５上には、圧接ローラ部３ａを介して、圧接ローラ３及び圧接ローラ３の上方に位置するシート繰り出し機構２等の重量が加わる。この圧接ローラ部３ａを介した重量によって、シートロール部２ａから繰り出された強化繊維基材シート１４が翼型１５上に圧接させられる。

　圧接ローラ軸３ｂの一端には、モータ（駆動部）９が設けられている。モータ９は、圧接ローラ軸３ｂを回転駆動させる駆動源である。圧接ローラ軸３ｂが回転駆動することにより、圧接ローラ部３ａが回転する。

　シート繰り出し機構２は、２本のフレーム１３ａ，１３ｂにより下方から支えられている。これらフレーム１３ａ，１３ｂの一端（図２において上端）は、シート繰り出し機構のロール軸２ｂ（図１参照）の両端に接続されている。また、これらフレーム１３ａ，１３ｂの他端（図２において下端）は、圧接ローラ軸３ｂの両端に接続されている。これらフレーム１３ａ，１３ｂは、シート繰り出し機構２のロール軸２ｂから圧接ローラ軸３ｂへと斜め下方に向かって延在している。また、圧接ローラ軸３ｂの幅はシート繰り出し機構２のロール軸２ｂの幅に比べて狭いため、２本のフレーム１３ａ，１３ｂの間隔は、図２に示すようにロール軸２ｂから圧接ローラ軸３ｂに向かって徐々に狭くなっている。これにより、本実施例では、圧接ローラ３は、強化繊維基材シート１４の中央部を圧接することができるようになっている。また、ロール軸２ｂの両端には、接着剤供給用のフレーム１３ｃがシート繰り出し機構２のロール軸２ｂに対して平行になるように接続されている。この接着剤供給用のフレーム１３ｃは、シートロール部２ａの近傍に設けられている。

　ロール軸２ｂの両端には、翼型１５上に対して平行、かつ、作業者が把持部を把持した際に互いに平行になるように２本のハンドル８（図１参照）が延在している。各ハンドル８の他端（図１において右端）には、作業者が把持する把持部が設けられている。ハンドル８とフレーム１３との間は、図１に示すように側面視した場合に鋭角を成すように接続されている。

　接着剤供給部７は、接着剤噴射ノズル７ａと、接着剤供給タンク（図示せず）とを備えている。接着剤供給タンクは、例えば、接着剤供給用のフレーム１３ｃに内蔵されている。接着剤噴射ノズル７ａは、接着剤供給用のフレーム１３ｃ上に１または複数（本実施形態では３つ）設けられている。接着剤供給用のフレーム１３ｃおよび接着剤供給部７は、シートロール部２ａの近傍に設けられているためシートロール部２ａの表面に接着剤を散布できるようになっている。

　本実施形態に用いられる翼型１５（図３Ａ及び図３Ｂ参照）は、風車（図示せず）のブレード（図示せず）の形状に合わせた形状となっている。風車のブレードの型１５は、翼の前縁と後縁を分割線として、風を受ける側の面である腹側と、その反対面の背側とに２分割される。図３Ａの翼型１５は、背側の翼型１５を示している。
　強化繊維基材シート１４は、本実施形態にかかる強化繊維基材積層装置１によって翼型１５上に積層された後、ＶａＲＡＭ工法等を用いて樹脂が含浸させられて硬化される。これにより、ブレードの腹側と背側との複合材（繊維強化プラスチック）が形成される。ブレードは、このように製作された腹側と背側との複合材を合わせて一体化されることによって形成される。

　図３Ａに示す背側の翼型１５は、強化繊維基材シート１４（図１参照）が積層される面を上方に向けた状態で設置されている。翼型１５は、その長手方向に延在し、翼型１５の幅方向（翼断面における翼弦方向）には凹形状（下方に向かって凸となる形状）に湾曲している。さらに、図３Ａ中のＡ部の部分拡大図である図３Ｂに示すように、翼型１５の強化繊維基材シート１４が積層される面の一部は、翼型１５の長手方向には上方に向かって凸形状を有し、かつ、翼型１５の幅方向には凹形状を形成する鞍型形状（非ユークリッド）となっている。すなわち、翼型１５の強化繊維基材シート１４を積層させる面は、翼型１５の長手方向に形成されている円孤ＡＢ，ＥＧ，ＤＣが上方に向かって凸形状の円孤を形成し、翼型１５の幅方向に形成されている円孤ＡＤ，ＦＨ，ＢＣが凹形状の円孤となるように形成されている。そのため、それぞれの円孤端Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを接続して形成される面ＡＢＣＤは、全体として凹形状を成している。円孤ＡＢ，ＤＣと円孤ＥＧとは、円孤ＥＧの半径Ｒｃが円孤ＡＢ，ＤＣの半径Ｒｅよりも小さいものとなっている。

　図４Ａ及び図４Ｂには、鞍型形状を有する翼型１５の長手方向に、平面状の強化繊維基材シート１４の繊維方向を合わせて圧接させた場合、強化繊維基材シート１４にしわが生じる原理が示されている。
　図４Ａに示すように、翼型１５の長手方向と強化繊維基材シート１４の繊維方向とを同じ方向にする。翼型１５の幅方向である円孤ＡＤ，ＢＣに強化繊維基材シート１４の２辺Ａ’Ｄ’，Ｂ’Ｃ’を合わせるように単純に真上から押さえつけるように積層させる。

　図４Ａの翼型１５と強化繊維基材シート１４とを側面視した場合、図４Ｂの下図に示すように、翼型１５の面ＡＢＣＤ（図４Ａ参照）は、円孤ＡＢ，ＤＣから円孤ＥＧに向かって凹形状となる円孤により形成されている。そのため、翼形１５を側面視した場合には、円孤ＥＧが円孤ＡＢ，ＤＣよりも下方に位置している。また、孤長ＥＧは、孤長ＡＢ，ＤＣに比べて短くなっている。翼型１５の面ＡＢＣＤ（図４Ａ参照）を形成する長手方向の孤長は、孤長ＥＧから孤長ＡＢまたはＤＣに近づくにつれて長くなっている。一方、強化繊維基材シート１４の面Ａ’Ｂ’Ｃ’Ｄ’は、平面形状であるため、その２辺Ａ’Ｂ’，Ｄ’Ｃ’と、２辺Ａ’Ｄ’，Ｂ’Ｃ’の中間点Ｅ’，Ｇ’を結んだ長手方向の中央部Ｅ’Ｇ’の長さとは同じ長さを有している。

　したがって、強化繊維基材シート１４の長手方向の中央部Ｅ’Ｇ’の長さは、翼型１５の孤長ＥＧよりも長くなる。そのため、翼型１５の円孤ＡＤ，ＢＣに強化繊維基材シート１４の２辺Ａ’Ｄ’，Ｂ’Ｃ’を合わせるように積層させた場合には、図４Ｂの上図に示すように、強化繊維基材シート１４の２辺Ａ’Ｂ’，Ｄ’Ｃ’の各中間点Ｆ’，Ｈ’を結んだ幅方向の中央部Ｆ’Ｈ’近傍にしわが生じる。これは、上述の通り、翼型１５の面ＡＢＣＤ（図４Ａ参照）を形成する長手方向の円孤が、円孤ＥＧから円孤ＡＢ，ＤＣに向かって孤長が長くなっているためである。このように強化繊維基材シート１４の幅方向の中央部Ｆ’Ｈ’近傍に生じるしわは、強化繊維基材シート１４の一辺Ａ’Ｂ’（図４Ｂ参照）または一辺Ｄ’Ｃ’（図４Ｂ参照）に近づくにつれて減少する。

　図５には、強化繊維基材シート１４が示されている。図５において、上方の図は強化繊維基材シート１４を平面視した図であり、下方の図は側面視した図である。同図には、強化繊維基材シート１４が繊維方向（長手方向）にずれる状態が示されている。
　強化繊維基材シート１４は、例えば、約５ｍｍ幅のガラス繊維や炭素繊維等の各連続繊維束１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，・・・が翼型１５（図３Ａ及び図３Ｂ参照）の長手方向に沿って平行に配列された織物であり、約１ｍの幅を有している。また、強化繊維基材は高い弾性率を有しているため、強化繊維基材シート１４は、積層時の圧接力で発生する作用力では、長手方向に伸張しない特性を有している。

　一方で、図５の上図に示すように、強化繊維基材シート１４は、その中央部を圧接して翼型１５（図３Ａ及び図３Ｂ参照）の長手方向に力が加わった場合には、圧接力が加わった中央部の連続繊維束１４ｄに対して、圧接力が加わらなかった連続繊維束１４ｃ，１４ｅが強化繊維基材シート１４に加わる張力によって引っ張られるので翼型１５（図３Ａ及び図３Ｂ参照）の長手方向にずれを生じさせることは可能である。この特性を利用することで、鞍型形状を有する翼型１５（図３Ａ及び図３Ｂ参照）にシワを発生させずに強化繊維基材シート１４を積層することができる。

　中央端部から長手方向に沿って圧接する場合には、図５の下図の側面図に示すとおり、圧接方向に繊維がずれるため、単純に上から押さえつける場合（図４Ａ及び図４Ｂ参照）に発生していた強化繊維基材シート１４のシワは発生しない。

　次に、図１および図２に示した強化繊維基材積層装置１の積層方法について説明する。
　強化繊維基材積層装置１は、手動により操作される。作業者がハンドル８の把持部を把持し、強化繊維基材積層装置１を翼型１５の長手方向に押すように移動する。また、モータ９は、圧接ローラ軸３ｂを回転駆動させるために作動される。これにより、作業者が強化繊維基材積層装置１を翼型１５の長手方向に押すように移動するとともに圧接ローラ部３ａが翼型１５上を回転する。そのため、強化繊維基材積層装置１は、翼型１５上を移動することができる。
　強化繊維基材積層装置１が翼型１５上を移動するとともに、ロール軸２ｂが回転してシートロール部２ａから圧接ローラ３へと強化繊維基材シート１４が張力を負荷しながら繰り出される。シートロール部２ａから圧接ローラ３へと繰り出された強化繊維基材シート１４の張力は、ロール軸２ｂの回転時の摩擦抵抗により発生される。ロール軸２ｂの回転時の摩擦抵抗は、ロール軸２ｂとフレーム１３ａ，１３ｂとの接続部分に回転を円滑にする転がり軸受等を省略し、すべり摩擦力を発生させるすべり軸受を採用することによって生じさせる。
　また、シートロール部２ａが回転する時には、接着剤供給部７より接着剤がシートロール部２ａに巻回されている強化繊維基材シート１４の表面に噴射される。シートロール部２ａから繰り出された強化繊維基材シート１４は、その中央部を圧接ローラ３により翼型１５に圧接されるとともに接着させられる。

　以上の通り、本実施形態に係る強化繊維基材積層装置１によれば、以下の作用効果を奏する。
　強化繊維基材積層装置１は、張力を負荷しながら強化繊維基材シート１４を翼型１５へと繰り出すとともに張力を保持したまま強化繊維基材シート１４を翼型１５に圧接する。強化繊維基材シート１４よりも幅の狭い圧接ローラ３によって強化繊維基材シート１４を圧接するので、圧接部分は翼型１５上の所定位置に拘束されてしまうが、強化繊維基材シート１４の圧接されなかった部分は翼型１５上に拘束されないので、シート繰り出しローラ２と圧接ローラ３との間の張力によって強化繊維シートが変形し張力方向に相対的に変位する（ずれる）。そのため、翼型１５上が曲面を有する場合であっても、強化繊維基材シート１４を翼型１５上に倣うようにシワ無く積層することができる。したがって、圧接ローラ３よりも幅広な強化繊維基材シート１４を翼型１５上へしわなく積層することができる。

　強化繊維基材シート１４には、シート繰り出し機構２のロール軸２ｂと軸受けとの摩擦抵抗により張力が負荷される。そのため、強化繊維基材シート１４の張力を発生させる機構を別途設けることなく張力を発生させることができる。したがって、簡便な強化繊維基材積層装置１で強化繊維基材シート１４に張力を発生させて翼型１５上へと繰り出し、かつ、圧接ローラ３により翼型１５上に圧接するので、簡便な強化繊維基材積層装置１にて強化繊維基材シート１４をしわなく翼型１５上へ積層することができる。

　強化繊維基材シート１４は、張力を有して翼型１５上へと繰り出されるとともに中央部が圧接される。そのため、中央部が圧接された強化繊維基材シート１４の左右（両側）には均等に力がかかる。したがって、中央部が圧接された強化繊維基材シート１４の左右をしわなく翼型１５上に積層することが可能となる。

　強化繊維基材積層装置１は、接着剤供給部７を備えている。そのため、強化繊維基材積層装置１は、強化繊維基材シート１４の翼型１５上への繰り出しと、しわ伸ばしと、圧接とともに接着を実施することができる。したがって、強化繊維基材積層作業における作業の効率化を図ることができる。

　強化繊維基材シート１４の繊維方向は、翼型１５の長手方向と同じ方向としたので、強化繊維基材シート１４を圧接した場合、圧接された繊維１４ｄ（図５の上図参照）はその長手方向には伸びないが、その周辺の繊維１４ｃ、１４ｅ（図５の上図参照）は長手方向に拘束されないので張力によって長手方向に変位してずれを生じさせることができる。

　強化繊維基材積層装置１には圧接ローラ部３ａと、この圧接ローラ部３ａを駆動するモータ９とが設けられており、ハンドル８を操作し手動制御により移動が可能である。該装置では複雑な制御機構は不要であり、強化繊維基材シート１４の翼型１５上への積層作業を簡易的な強化繊維基材積層装置１により実施することが可能となる。したがって、従来の手作業による積層作業に対し、少人数で風車のブレードを形成するための強化繊維基材シート１４の積層作業を行うことができ、労働負荷の軽減および作業の効率化を図ることができる。

　なお、本実施形態では強化繊維基材シート１４の張力は、ロール軸２ｂとフレーム１３ａ，１３ｂとの間の回転時の摩擦抵抗により生じるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものでは無く、厳密な張力の制御が必要である場合には、摩擦抵抗を機械的に制御する機構を設けてもかまわない。
　なお、本実施形態では型に風車のブレードを形成する翼型１５を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく湾曲や屈曲している型であれば良い。これらの型に積層する強化繊維基材としては、ガラス繊維や炭素繊維などが挙げられる。

［第２実施形態］
　以下、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の強化繊維基材積層装置の構成と積層方法は、補助圧接手段を有している点において第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および積層方法については、同一の符号を付してその説明を省略する。

　図６には、図１に示した強化繊維基材積層装置１に補助圧接部４，５が設けられていることが示されている。
　補助圧接ローラ（補助圧接部）４，５は、複数（例えば、２つ）備えられている。これらの補助圧接ローラ４，５は、補助圧接ローラ部４ａ，５ａと、図示しない補助圧接ローラ軸とを備えている。

　補助圧接ローラ軸は、フレーム１３ａ，１３ｂから下方に伸びる部材１０，１１に一端が接続されている。また、各部材１０，１１には、ばね１０ａ，１１ａが設けられている。
　フレーム１３ａ，１３ｂから下方に伸びる部材１０，１１に接続されている補助圧接ローラ軸は、補助圧接ローラ部４ａ，５ａの中心を貫通している。補助圧接ローラ４，５は、圧接ローラ３の両側に設けられ、圧接ローラ３を挟んで翼型１５の幅方向に一列になるように均等な間隔を持って設けられている。補助圧接ローラ４，５は、強化繊維基材シート１４が翼型１５上から剥離しないように強化繊維基材シート１４を翼型１５上に押圧する。

　補助圧接ローラ４，５が強化繊維基材シート１４を翼型１５上に押圧する押圧力は、強化繊維基材シート１４が浮き上がらないように抑える程度の力で足り、強化繊維基材シート１４を翼型１５上に押しつけて固定することを目的とした圧接ローラ３による圧接力よりも小さいものとされる。具体的には、フレーム１３ａ，１３ｂから下方に伸びる部材１０，１１に設けられているばね１０ａ，１１ａにより調整できるものとなっている。

　強化繊維基材積層装置１は、強化繊維基材シート１４の中央部を圧接ローラ３により翼型１５の長手方向に圧接するとともに、圧接された繊維の周辺繊維を翼型１５上から剥離しないように補助圧接ローラ４，５によって翼型１５の長手方向に押圧する。

　以上の通り、本実施形態に係る強化繊維基材積層装置１によれば、以下の作用効果を奏する。
　補助圧接ローラ４，５により、強化繊維基材シート１４は、翼型１５上に押圧される。したがって、強化繊維基材シート１４が翼型１５上から剥離することを抑制することができる。

　なお、本実施形態では、補助圧接ローラ４，５を翼型１５の幅方向に圧接ローラ３を挟んで一列になるように設けるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく補助圧接ローラ４，５をフレーム１３ａ，１３ｂの下方にフレーム１３ａ，１３ｂに対して平行となるように設けても良く、型形状や繊維種類・形態に合わせてに配置すれば良い。

［第３実施形態］
　以下、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態の強化繊維基材積層装置の構成および積層方法は、可動部を有し、可動部が翼型の長手方向に沿うように移動される点において第１実施形態と相違し、その他は同様である。したがって、同一の構成および積層方法については、同一の符号を付してその説明を省略する。

　図７には、図１に示した強化繊維基材積層装置１に設けられている可動部２０を有し、可動部２０が翼型１５の長手方向に沿うようにレール３０上を移動することが示されている。
　アーム手段（可動部）２０は、アーム２２が接続されているベース２１と、シート繰り出し機構２および圧接ローラ３を備えたアーム２２とを有している。
　ベース２１は、ベース部２１ａと、走行ローラ２１ｂと、モータ（図示せず）とを備えている。走行ローラ２１ｂは、工場内に設けられているレール３０上を回動する。ベース部２１ａには、モータと、図示しない結合部（以下、第１結合部という。）とが設けられている。ベース部２１ａの第１結合部には、アーム２２が接続されている。この第１結合部によりアーム２２は、翼型１５の幅方向に移動自在とされている。ベース部２１ａに設けられているモータは、アーム２２を移動させる動力源である。このモータは、アーム２２を第１結合部により翼型１５の幅方向と、後述する第２結合部により翼型１５の長手方向および幅方向に対して直交する垂直方向（図７において上下方向）とに移動自在とされる。

　アーム２２は、２つの部材２２ａ，２２ｂと、図示しない結合部（以下、第２結合部という。）とを有している。各部材２２ａ，２２ｂの一端は、第２結合部により接続されている。アーム２２は、この第２結合部により一方の部材２２ａに対して他方の部材２２ｂが可動とされ、翼型１５の長手方向および幅方向に対して直交する垂直方向（図７において上下方向）に移動自在とされている。部材２２ｂの他端は、ロール軸２ｂに接続されている。これによりアーム２２は、シート繰り出し機構２と圧接ローラ３とを片持ち支持している。

　次に、本実施形態に係る強化繊維基材積層装置１の積層方法について説明する。
　アーム部２０を備えている強化繊維基材積層装置１は、工場内に設置されたレール３０上に備えられている。このレール３０近傍には、レール３０の延在する方向と翼型１５の長手方向とが同じになるように翼型１５が設置されている。この翼型１５は、積層される面を上方にして据え付けられている。強化繊維基材積層装置１は、作業者によりレール３０上を翼型１５上の長手方向に移動される。強化繊維基材積層装置１がレール３０上を移動するとともに、アーム手段２０に設けられているシート繰り出し機構２より強化繊維基材シート１４が繰り出される。繰り出された強化繊維基材シート１４は、圧接ローラ３により翼型１５上に圧接および接着される。アーム部２０に設けられているモータによりアーム２２を移動させることによって、翼型１５上の幅方向の任意の位置に強化繊維基材シート１４と圧接ローラ３とを移動させることができる。

　以上の通り、本実施形態に係る強化繊維基材積層装置１によれば、以下の作用効果を奏する。
　シート繰り出し機構２と圧接ローラ３とは、翼型１５の長手方向と、翼型１５の長手方向および幅方向に対して直交する垂直方向（図７において上下方向）とに移動自在とされる。そのため、湾曲や屈曲した翼型１５上に強化繊維基材シート１４を積層する場合であっても、アーム部２０を移動することにより圧接ローラ３を翼型１５上に圧接することができる。したがって、湾曲や屈曲した翼型１５上であっても翼型１５上から圧接ローラ３が離れることなく強化繊維基材シート１４を積層することができる。
　また、アーム部２０を移動させることにより、強化繊維シートロールの交換、シート繰り出し機構２および圧接ローラ３のメンテナンス時に、シート繰り出し機構２や圧接ローラ３を翼型１５の長手方向および幅方向に対して直交する垂直方向（図７において上下方向）に移動することができるため、これらの作業が容易となる。
　また、シート繰り出し機構２や圧接ローラ３を連続的に翼型１５の長手方向に移動することができるので、強化繊維基材シート１４を簡易的に大型の翼型１５上に積層させることができる。

　なお、本実施形態では強化繊維基材積層装置１は、手動によりレール３０上を移動するとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく強化繊維基材積層装置１をモータ等の駆動手段によりレール３０上を移動させるものとしても良い。
　また、アーム２２は、シート繰り出し機構２と圧接ローラ３とを片持ち支持していると説明したが、フレームを増設して圧接ローラ３の中央位置を支持する形態としても良い。
　さらに圧接ローラ３は水平に支持するだけでなく、翼型１５形状によっては傾けて支持し作業性を向上させることも可能である。

１　強化繊維基材積層装置
２　シート繰り出し部（シート繰り出し機構）
３　圧接部（圧接ローラ）
１４　強化繊維基材シート
１５　型（翼型）

Claims

　型上に積層させる強化繊維基材シートを繰り出すシート繰り出し部と、
　前記型上に前記強化繊維基材シートを圧接させる圧接部と、を有する強化繊維基材積層装置において、
　前記圧接部は、前記強化繊維基材シートよりも狭い幅を有し、
　前記シート繰り出し部は、前記圧接部との間で張力を負荷しながら前記強化繊維基材シートを供給することを特徴とする強化繊維基材積層装置。
　前記圧接部は、前記強化繊維基材シートの中央部を圧接することを特徴とする請求項１に記載の強化繊維基材積層装置。
　前記シート繰り出し部から繰り出される前記強化繊維基材シートの張力は、前記シート繰り出し部の摩擦抵抗により発生されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の強化繊維基材積層装置。
　前記シート繰り出し部は、前記強化繊維基材シートと前記型とを接着させる接着剤を供給する接着剤供給部を備えていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の強化繊維基材積層装置。
　前記型は、前記強化繊維基材シートを積層させることにより風車のブレードなどの大型繊維強化プラスチック製品を形成するものであって、
　前記シート繰り出し部は、ハンドルを有し、
　前記圧接部は、圧接ローラと該圧接ローラを駆動する駆動部とを備えていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の強化繊維基材積層装置。
　前記強化繊維基材シートを前記型上に押圧する補助圧接部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の強化繊維基材積層装置。
　前記シート繰り出し部と前記圧接部とが接続されている可動部を有し、
　該可動部は、前記型の長手方向に沿うように移動され、前記シート繰り出し部と前記圧接部とを前記型の幅方向と、前記型の長手方向および幅方向に対して直交する垂直方向とに移動自在とされることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の強化繊維基材積層装置。
　型上に積層させる強化繊維基材シートを繰り出すシート繰り出し部と、
　前記型上に前記強化繊維基材シートを圧接させる圧接部と、を有する強化繊維基材積層装置の積層方法において、
　前記圧接部は、前記強化繊維基材シートよりも狭い幅を有し、
　前記シート繰り出し部は、前記圧接部との間で張力を負荷しながら前記強化繊維基材シートを供給することを特徴とする強化繊維基材積層装置の積層方法。