特許 7104615 繊維の幅調整装置、繊維の幅調整方法及び複合材成形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-12

(45)【発行日】2022-07-21

(54)【発明の名称】繊維の幅調整装置、繊維の幅調整方法及び複合材成形方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/54 20060101AFI20220713BHJP

   B29C 70/38 20060101ALI20220713BHJP

   B29B 15/12 20060101ALI20220713BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20220713BHJP

【ＦＩ】

B29C70/54

B29C70/38

B29B15/12

B29K105:08

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018232697

(22)【出願日】2018-12-12

(65)【公開番号】P2020093454

(43)【公開日】2020-06-18

【審査請求日】2021-07-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000005348

【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ

(73)【特許権者】

【識別番号】592029256

【氏名又は名称】福井県

(74)【代理人】

【識別番号】100136504

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 毅彦

(72)【発明者】

【氏名】安河内 菜摘

(72)【発明者】

【氏名】小祝 京

(72)【発明者】

【氏名】内山 重和

(72)【発明者】

【氏名】川邊 和正

(72)【発明者】

【氏名】近藤 慶一

(72)【発明者】

【氏名】伊與 寛史

【審査官】北澤 健一

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１１／１１６１９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００４－０２７０７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／１３７５２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１５－０６３０４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－００１６８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２１０７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５５７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第３５９２３７１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ７０／００－７０／８８

Ｂ２９Ｂ １１／１６

Ｂ２９Ｂ １５／０８－１５／１４

Ｃ０８Ｊ ５／０４－ ５／１０

Ｃ０８Ｊ ５／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂を含浸させる前又は樹脂を含浸させた後における繊維強化樹脂用の繊維からなるテープ材を前記テープ材の長さ方向に送り出す送り機構と、
少なくとも間隔が徐々に減少する一対の壁面と底面によって形成される前記テープ材用の経路を有し、前記テープ材が前記壁面及び前記底面と接触しながら通過する前記経路の部分を調整することによって、前記経路を通過した前記テープ材の幅を変化させる幅調整機構であって、凸状の底面を有する前記テープ材用の経路を有し、前記壁面と前記底面に接触させた前記テープ材が前記壁面と前記底面から離れる位置を調整することによって、前記経路を通過した前記テープ材の幅を変化させるように構成される幅調整機構と、
を備え、
前記幅調整機構は、前記経路を前記テープ材の厚さ方向に相対的に平行移動させることによって前記テープ材が前記壁面と前記底面から離れる位置を調整するように構成される繊維の幅調整装置。

【請求項2】

前記幅調整機構は、前記テープ材の長さ方向及び厚さ方向に垂直な軸を中心に前記経路を前記テープ材に対して相対的に回転させることによって、前記テープ材が前記壁面と前記底面から離れる位置を調整するように構成される請求項１記載の繊維の幅調整装置。

【請求項3】

請求項１又は２記載の繊維の幅調整装置で幅が調整された前記テープ材を積層することによって繊維の積層体を製作するステップと、
前記繊維の積層体に含浸させた樹脂を加熱硬化することによって複合材を製作するステップと、
を有する複合材成形方法。

【請求項4】

請求項１又は２記載の繊維の幅調整装置を用いて幅が調整された前記テープ材を製作する繊維の幅調整方法

【請求項5】

樹脂を含浸させる前又は樹脂を含浸させた後における繊維強化樹脂用の繊維からなるテープ材を、前記テープ材の長さ方向に送り出すステップと、
少なくとも間隔が徐々に減少する一対の壁面と底面によって形成される前記テープ材用の経路のうち、前記テープ材が前記壁面及び前記底面と接触しながら通過する前記経路の部分を調整することによって、前記経路を通過した前記テープ材の幅を変化させるステップであって、凸状の底面を有する前記テープ材用の経路を形成する前記壁面と前記底面に接触させた前記テープ材が前記壁面と前記底面から離れる位置を調整することによって、前記経路を通過した前記テープ材の幅を変化させるステップと、
を有し、
前記経路を前記テープ材の厚さ方向に相対的に平行移動させることによって前記テープ材が前記壁面と前記底面から離れる位置を調整する繊維の幅調整方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、繊維の幅調整装置、繊維の幅調整方法及び複合材成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、樹脂を繊維で強化した材料としてガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ： Ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃｓ）や炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ： Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）等の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃｓ）が知られている。ＦＲＰは複合材とも呼ばれ、繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた状態で樹脂を加熱硬化することによって製作される。

【0003】

より具体的には、複合材は、未硬化の熱硬化性樹脂を繊維に含浸させたシート状の素材であるプリプレグを積層して賦形し、賦形したプリプレグの積層体を加熱硬化することによって製作することができる。或いは、熱硬化性樹脂を含浸させる前のシート状の繊維を積層して賦形した後に熱硬化性樹脂を含浸させて加熱硬化するＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法も知られている（例えば特許文献１乃至３参照）。ＲＴＭ法のうち、真空引きを行って繊維に樹脂を含浸させる方法は、ＶａＲＴＭ（Ｖａｃｕｕｍ ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法と呼ばれ、金型を利用して樹脂を含浸させる方法は、マッチドダイ（ｍａｔｃｈｅｄ－ｄｉｅ）ＲＴＭ法と呼ばれる。

【0004】

ＲＴＭ法で複合材を製作する場合には、適切な幅と厚さを有するシート状の繊維を素材として製作することが必要となる。そこで、炭素繊維束やガラス繊維束等の強化繊維束を薄く均一に広げる技術が知られている（例えば特許文献４参照）。

【0005】

開繊は、０．００７ｍｍ程度の太さを有する繊維を１２，０００本から２４，０００本程度束ねることによって得られる繊維束を、ローラ等を用いて連続的に幅を広げながら薄くする作業である。近年では開繊によって得られるテープ状の繊維がドライテープ材という名称で販売されている。

【0006】

また、シート状又は粉末状の熱可塑性バインダを付着させたドライテープ材も販売されている。このため、熱可塑性バインダを熱融着させることによってドライテープ材を仮留めしながら積層することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２００４－２１８１３３号公報

【文献】特開２００９－２３４０６５号公報

【文献】特開２０１０－１５０６８５号公報

【文献】国際公開第２０１０／１３７５２５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、樹脂を含浸させる前又は樹脂を含浸させた後における繊維強化樹脂複合材用の繊維の幅を容易に調節できるようにすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の実施形態に係る繊維の幅調整装置は、樹脂を含浸させる前又は樹脂を含浸させた後における繊維強化樹脂用の繊維からなるテープ材を前記テープ材の長さ方向に送り出す送り機構と、少なくとも間隔が徐々に減少する一対の壁面と底面によって形成される前記テープ材用の経路を有し、前記テープ材が前記壁面及び前記底面と接触しながら通過する前記経路の部分を調整することによって、前記経路を通過した前記テープ材の幅を変化させる幅調整機構であって、凸状の底面を有する前記テープ材用の経路を有し、前記壁面と前記底面に接触させた前記テープ材が前記壁面と前記底面から離れる位置を調整することによって、前記経路を通過した前記テープ材の幅を変化させるように構成される幅調整機構とを備え、前記幅調整機構は、前記経路を前記テープ材の厚さ方向に相対的に平行移動させることによって前記テープ材が前記壁面と前記底面から離れる位置を調整するように構成されるものである。

【0010】

また、本発明の実施形態に係る繊維の幅調整方法は、上述した繊維の幅調整装置を用いて幅が調整された前記テープ材を製作するものである。

【0011】

また、本発明の実施形態に係る繊維の幅調整方法は、樹脂を含浸させる前又は樹脂を含浸させた後における繊維強化樹脂用の繊維からなるテープ材を、前記テープ材の長さ方向に送り出すステップと、少なくとも間隔が徐々に減少する一対の壁面と底面によって形成される前記テープ材用の経路のうち、前記テープ材が前記壁面及び前記底面と接触しながら通過する前記経路の部分を調整することによって、前記経路を通過した前記テープ材の幅を変化させるステップであって、凸状の底面を有する前記テープ材用の経路を形成する前記壁面と前記底面に接触させた前記テープ材が前記壁面と前記底面から離れる位置を調整することによって、前記経路を通過した前記テープ材の幅を変化させるステップとを有し、前記経路を前記テープ材の厚さ方向に相対的に平行移動させることによって前記テープ材が前記壁面と前記底面から離れる位置を調整するものである。

【0012】

また、本発明の実施形態に係る複合材成形方法は、上述した繊維の幅調整装置で幅が調整された前記テープ材を積層することによって繊維の積層体を製作するステップと、前記繊維の積層体に含浸させた樹脂を加熱硬化することによって複合材を製作するステップとを有するものである。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る繊維の幅調整装置を設けた自動積層装置の構成を示す正面図。

【図2】図１に示す幅調整装置に備えられる送り機構と幅調整機構の斜視図。

【図3】図１に示す幅調整機構の拡大斜視図。

【図4】図１に示す幅調整機構の経路をテープ材に対して相対的に回転させることによってテープ材の幅を調整する方法を説明する図。

【図5】図４に示す幅調整機構の拡大斜視図。

【図6】図１に示すテープ材としてプリプレグのシートを積層して複合材を成形する場合の流れを示すフローチャート。

【図7】図１に示すテープ材としてドライテープ材を積層して複合材を成形する場合の流れを示すフローチャート。

【図8】本発明の第２の実施形態に係る繊維の幅調整装置を設けた自動積層装置の構成を示す正面図。

【図9】本発明の第３の実施形態に係る繊維の幅調整装置に備えられる部材の構成を示す拡大正面図。

【図10】図９に示す部材の左側面図。

【図11】本発明の第４の実施形態に係る繊維の幅調整装置に備えられる部材の構成を示す拡大正面図。

【図12】図１１に示す部材の左側面図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施形態に係る繊維の幅調整装置、繊維の幅調整方法及び複合材成形方法について添付図面を参照して説明する。

【0016】

（第１の実施形態）
（繊維の幅調整装置の構成及び機能）
図１は本発明の第１の実施形態に係る繊維の幅調整装置１を設けた自動積層装置２の構成を示す正面図である。

【0017】

幅調整装置１は、樹脂を含浸させる前又は樹脂を含浸させた後におけるＦＲＰ用の繊維からなるテープ材Ｔの幅を調整する装置である。樹脂を含浸させる前におけるテープ状の繊維束はドライテープ材と呼ばれる。ドライテープ材は、公知の開繊方法によって製作される。一方、樹脂を含浸させた後におけるＦＲＰ用のシート状の繊維は、プリプレグと呼ばれる。ドライテープ材及びプリプレグは、ＣＦＲＰやＧＦＲＰ等のＦＲＰ複合材の素材として用いられる。

【0018】

市販されているドライテープ材やプリプレグテープ等のテープ材Ｔの標準的な厚さは２４０μｍ程度であるが、特に厚さが２０μｍ以上１２０μｍ以下である薄層テープ材を使用すると、テープ材Ｔの変形が容易となることから、幅調整装置１によるテープ材Ｔの幅の調整も容易となる。もちろん、厚さが１２０μｍよりも厚いテープ材Ｔを素材として幅調整装置１で幅の調整を行うようにしても良い。

【0019】

ドライテープ材には、シート状、ネット状、不織布状又は粉末状の熱可塑性バインダを付着させたもの、粉末状又は液状の熱硬化性バインダを付着させたもの並びにバインダが付着されていないものが販売されているが、いずれを使用しても良い。

【0020】

ドライテープ材を用いて複合材を製作する場合には、ＲＴＭ法によって複合材が製作される。具体的には、ドライテープ材を賦形型に積層して複合材の形状に賦形した後、樹脂を含浸させて加熱硬化することによって複合材が製作される。ドライテープ材にバインダが含まれる場合には、賦形に先だって加熱される場合もある。複合材の形状に賦形された繊維は、ドライプリフォームと呼ばれる。ドライプリフォームの賦形型と、複合材の加熱硬化用の成形型は、共通にしても良いし、異なる型であっても良い。

【0021】

一方、プリプレグを用いて複合材を製作する場合には、プリプレグを型に積層して複合材の形状に賦形した後、プリプレグの積層体を加熱硬化することによって複合材が製作される。複合材の形状に賦形されたプリプレグの積層体は、プリフォームと呼ばれる。尚、広義には、ドライプリフォームもプリフォームの一種である。

【0022】

従って、幅調整装置１によって幅が調節されたドライテープ材又はプリプレグからなるテープ材Ｔは、複合材製作のために積層される。そこで、図１に例示されるように、テープ材Ｔの自動積層装置２にテープ材Ｔの幅調整装置１を設けることができる。換言すれば、テープ材Ｔの幅調整装置１に、テープ材Ｔの積層機能を設けることができる。

【0023】

幅調整装置１は、送り機構３、幅調整機構４、加熱装置５、切断装置６及び制御装置７を用いて構成することができる。また、幅調整装置１に、テープ材Ｔを自動的に積層する自動積層装置２としての機能を設ける場合には、テーブル８及び移動機構９を用いて自動積層装置２を構成することができる。

【0024】

図２は図１に示す幅調整装置１に備えられる送り機構３と幅調整機構４の斜視図である。

【0025】

送り機構３は、テープ材Ｔをテープ材Ｔの長さ方向に送り出す装置である。図１及び図２に示す例では、コンパクションローラ１０と、繊維束支持ローラ１１によって、テープ材Ｔを巻付けたストック用のローラ等から供給されるテープ材Ｔを長さ方向に送り出す送り機構３が構成されている。すなわち、テープ材Ｔの長さ方向において互いに異なる位置に配置された円筒状又は円柱状のコンパクションローラ１０及び繊維束支持ローラ１１とテープ材Ｔとの間における摩擦力並びにコンパクションローラ１０及び繊維束支持ローラ１１の回転によって、テープ材Ｔの張力が保たれた状態で、テープ材Ｔを長さ方向に送り出すことができるようになっている。

【0026】

テープ材Ｔの送り出し側に配置されるコンパクションローラ１０は、モータ１２の動力で自動的に回転させることができる。その場合、コンパクションローラ１０の回転シャフトは、モータ１２の出力シャフトと、直接又はギアや動力伝達ベルト等を介して間接的に連結される。或いは、幅調整装置１を作業者による手作業用の装置とする場合には、コンパクションローラ１０の回転シャフトにハンドルを取付け、作業者がハンドルを操作してコンパクションローラ１０を手動で回転できるようにしても良い。

【0027】

また、後述するように、積層済みの他のテープ材Ｔとコンパクションローラ１０との間にテープ材Ｔを挟み込み、コンパクションローラ１０とテープ材Ｔとの間における摩擦力のみによってコンパクションローラ１０を回転させるようにしても良い。その場合においても、コンパクションローラ１０を自動回転させるためのモータ１２等の動力装置を省略することができる。

【0028】

一方、テープ材Ｔの張力を維持するためにテープ材Ｔの送り元側に配置される繊維束支持ローラ１１は、テープ材Ｔとの間における摩擦力によって回転させることができる。或いは、テープ材Ｔが弛まないように、コンパクションローラ１０の回転シャフトに負荷される回転トルク以下の回転トルクが繊維束支持ローラ１１の回転シャフトに負荷されるように出力軸の回転トルクが調整されたモータで繊維束支持ローラ１１の回転シャフトを回転させるようにしても良い。

【0029】

幅調整機構４は、送り機構３によって送り出されるテープ材Ｔの幅を変化させる装置である。幅調整機構４は、少なくとも間隔が徐々に減少する一対の壁面と底面によって形成されるテープ材Ｔ用の経路１３を有する。このため、テープ材Ｔが壁面及び底面と接触しながら通過する経路１３の部分を調整することによって、経路１３を通過したテープ材Ｔの幅を変化させることができる。

【0030】

すなわち、幅が次第に減少する経路１３にテープ材Ｔを導けば、テープ材Ｔの幅方向における両側の壁面からテープ材Ｔにテープ材Ｔの幅方向における圧力が負荷され、テープ材Ｔの幅は、壁面間における距離と等しくなる。この場合、テープ材Ｔを構成する繊維の間隔が変化しないと仮定すれば、テープ材Ｔの横断面における断面積も変化しないため、テープ材Ｔの幅が小さくなった分、テープ材Ｔの厚さが厚くなる。つまり、テープ材Ｔの断面積が一定のまま、幅と厚さが変化する。

【0031】

従って、幅が徐々に減少する経路１３の途中でテープ材Ｔを経路１３の外部に導けば、テープ材Ｔの幅は、テープ材Ｔが経路１３から離脱して壁面から離れた時の壁面間における間隔となる。このため、テープ材Ｔが経路１３から離脱する位置を調節することによってテープ材Ｔの幅を調節することができる。

【0032】

尚、経路１３を形成する壁面間の間隔は連続的に減少させても良いし、断続的に減少させても良い。換言すれば、経路１３の幅を部分的に一定にし、少なくとも一部の幅が連続的に減少するようにしても良い。但し、経路１３を形成する壁面間の間隔を断続的に減少させる場合には、経路１３の内側に段差が生じないようにすることがテープ材Ｔをスムーズに送り出す観点から適切である。このため、経路１３を形成する壁面間の間隔を断続的に減少させる場合には、例えば、互いに異なる一定の幅を有する２つの経路の間を、幅が連続的に減少する経路で連結することによって経路１３を形成したり、幅が連続的に減少する２つの経路間を、幅が一定の経路で連結することによって経路１３を形成することが適切である。以降では、テープ材Ｔ用の経路１３の幅が連続的に減少する場合を例に説明する。

【0033】

テープ材Ｔが経路１３の途中で経路１３から離脱できるようにするためには、経路１３の底面を凸状にすれば良い。すなわち、凸状の底面を有するテープ材Ｔ用の経路１３を幅調整機構４に設ければ、壁面と底面に接触させたテープ材Ｔが壁面と底面から離れる位置を調整することによって、経路１３を通過したテープ材Ｔの幅を変化させることができる。

【0034】

図１及び図２に示す例では、法線方向が連続的に変化する凸曲面状の底面を有する溝１３Ａが、テープ材Ｔ用の経路１３として円柱状の部材１４に形成されている。そして、テープ材Ｔ用の経路１３として溝１３Ａを設けた円柱状の部材１４が、コンパクションローラ１０と、繊維束支持ローラ１１との間に配置されている。このため、コンパクションローラ１０と、繊維束支持ローラ１１とによって張力を発生させたテープ材Ｔを、円柱状の部材１４の溝１３Ａに挿入することができる。尚、部材１４の形状は、円柱状に限らず、任意である。従って、部材１４の形状を板状としたり、断面が矩形のブロック状としても良い。

【0035】

図３は図１に示す幅調整機構４の拡大斜視図、図４は図１に示す幅調整機構４の経路１３をテープ材Ｔに対して相対的に回転させることによってテープ材Ｔの幅を調整する方法を説明する図、図５は図４に示す幅調整機構４の拡大斜視図である。尚、図４では、制御装置７の図示が省略されている。

【0036】

図３に示すように溝１３Ａとして形成されるテープ材Ｔ用の経路１３の入口における幅は、幅が調整される前のテープ材Ｔの幅以上に決定される。従って、幅が調整される前のテープ材Ｔの幅が複数種類ある場合には、最大の幅以上となるように経路１３の入口における幅が決定される。

【0037】

このため、図３に示すように経路１３の入口付近のみをテープ材Ｔが通るように経路１３を配置すれば、テープ材Ｔの幅は変化しないか、変化したとしても僅かに幅が狭くなるのみでテープ材Ｔが経路１３から離脱する。

【0038】

これに対して、図４及び図５に例示されるようにテープ材Ｔの長さ方向及び厚さ方向に垂直な軸を中心として、テープ材Ｔ用の経路１３をテープ材Ｔに対して相対的に回転させると、テープ材Ｔが経路１３から離脱する位置を変化させることができる。すなわち、テープ材Ｔ用の経路１３の回転角度θを調整することによって、テープ材Ｔが経路１３の壁面と底面から離れて経路１３から離脱する位置を調整することができる。従って、テープ材Ｔ用の経路１３の回転角度θを調整することによって、経路１３を通過したテープ材Ｔの幅を調整することができる。

【0039】

経路１３を形成した部材１４を回転させることによって溝１３Ａからなる経路１３の回転角度θを変化させた場合であっても、幅の調整前におけるテープ材Ｔの幅以上の幅を有する位置からテープ材Ｔを経路１３に進入させることが、テープ材Ｔの厚さ方向への折り曲がりや均一性の低下を防止する観点から重要である。そのためには、経路１３の回転角度θを変化させた場合であっても、経路１３へのテープ材Ｔの進入位置を変化させないようにすることが適切である。つまり、経路１３へのテープ材Ｔの進入位置を変えずに、離脱位置のみを変化させることによってテープ材Ｔの品質を低下させることなくテープ材Ｔの幅を可変調整することができる。

【0040】

そこで、経路１３及び経路１３を設けた部材１４の回転角度θを角度Δθだけ変化させた場合に、経路１３へのテープ材Ｔの進入位置及び経路１３へのテープ材Ｔの進入位置に向かうテープ材Ｔの送り方向についても角度Δθだけ変化するように繊維束支持ローラ１１を移動させることが適切である。具体例として、経路１３を設けた部材１４と繊維束支持ローラ１１を連結シャフト１５で連結し、繊維束支持ローラ１１を円弧軌道に沿って回転移動させることができる。この場合、例えば、部材１４の回転シャフトにモータ１６の出力軸を直接又は間接的に連結し、モータ１６の駆動によって経路１３を設けた部材１４とともに繊維束支持ローラ１１を所望の角度Δθだけ回転移動させることができる。

【0041】

或いは、繊維束支持ローラ１１の回転シャフトにシリンダ機構、ボールねじ又はラックアンドピニオン等の直線的な伸縮機構や移動機構の一端を回転自在に連結し、直線的な伸縮機構や移動機構の他端についても回転自在に他のリンクに連結することによって繊維束支持ローラ１１を円弧軌道に沿って回転移動させるためのリンク機構を形成するようにしても良い。

【0042】

別の例として、繊維束支持ローラ１１については回転移動させずに、経路１３の回転角度θを変化させても経路１３へのテープ材Ｔの進入位置が変化しないように繊維束支持ローラ１１の回転軸に垂直な方向に繊維束支持ローラ１１を平行移動させるようにしても良い。その場合には、繊維束支持ローラ１１と、経路１３を設けた部材１４との間における距離を変化させることができるように、繊維束支持ローラ１１と、経路１３を設けた部材１４を別々の支持部材で支持すれば良い。

【0043】

このように、繊維束支持ローラ１１の移動方向及び移動機構は、テープ材Ｔの張力を維持しながら、経路１３へのテープ材Ｔの進入位置が変化しないようにテープ材Ｔの進入位置に向かうテープ材Ｔの送り方向を変化させることが可能であれば任意である。逆に言えば、繊維束支持ローラ１１を経路１３の回転と連動して動力を有する移動機構で適切な方向に適切な距離だけ自動的に移動させれば、経路１３の回転角度θを変化させてもテープ材Ｔの張力を維持しながら、経路１３へのテープ材Ｔの進入位置が変化しないようにテープ材Ｔの進入位置に向かうテープ材Ｔの送り方向を変化させることができる。

【0044】

尚、幅調整装置１を作業者による手作業用の装置とする場合には、コンパクションローラ１０の回転と同様に、操作用のレバー等を設けて、経路１３を設けた部材１４の回転と、繊維束支持ローラ１１の移動を作業者が手動で行えるようにしても良い。

【0045】

また、テープ材Ｔが必ず通過する経路１３の部分については、溝１３Ａとせずに貫通孔にしても良い。すなわち、テープ材Ｔが経路１３に進入する位置となり得る範囲と、テープ材Ｔが経路１３から離脱する位置となり得る範囲を除いて、溝１３Ａを閉塞し、経路１３に上面を設けても良い。その場合、テープ材Ｔが意図しない位置において経路１３から離脱することを防止することができる。

【0046】

テープ材Ｔがプリプレグである場合には、繊維束に含浸させた樹脂の粘性を十分に低下させて容易に変形できるようにすることが、テープ材Ｔの幅を変化させた後におけるテープ材Ｔの均一性を維持する観点から好ましい。樹脂の組成やプリプレグの変形量にも依るが、プリプレグの変形を容易にするためには、樹脂の温度を上昇させることが効果的である。

【0047】

一方、テープ材Ｔがドライテープ材である場合においても、熱可塑性バインダが付着している場合であれば、熱可塑性バインダを溶融させた状態でドライテープ材を賦形した後で、熱可塑性バインダを硬化させれば、賦形後におけるドライプリフォームの形状を保持することができる。

【0048】

そこで、幅調整機構４の経路１３に入る前及び経路１３から出た後の少なくとも一方のテープ材Ｔを加熱するための加熱装置５を必要に応じて設けることができる。加熱装置５の構成は、熱伝導、熱伝達及び輻射のいずれを利用してテープ材Ｔを加熱するものであっても良い。すなわち、電気式、流体循環式又は温風式等の所望の構成を有する加熱装置５を設けることができる。

【0049】

図示された例では、幅調整機構４によって幅が変化する前におけるテープ材Ｔを加熱するための第１の加熱装置５Ａと、幅調整機構４によって幅が変化した後におけるテープ材Ｔを加熱するための第２の加熱装置５Ｂが備えられている。

【0050】

第１の加熱装置５Ａは、例えば、図示されるようにテープ材Ｔの両面側から挟み込むガイド機能付の加熱装置とすることができる。別の例として、繊維束支持ローラ１１に第１の加熱装置５Ａを内蔵し、幅を変化させる前におけるプリプレグのテープ材Ｔを繊維束支持ローラ１１で加熱するようにしても良い。

【0051】

幅を変化させる前におけるプリプレグのテープ材Ｔを第１の加熱装置５Ａで加熱すれば、テープ材Ｔの変形を容易にすることができる。その結果、繊維の均一性等の品質をできるだけ低下させずに、テープ材Ｔの幅を変化させることが可能となる。

【0052】

一方、第２の加熱装置５Ｂは、例えば、図示されるように幅を変化させた後のテープ材Ｔの積層体を加熱できるように、テープ材Ｔを積層して賦形するための賦形型や成形型等の型１７に内蔵することができる。もちろん、テープ材Ｔの両面側から挟み込むガイド機能付の加熱装置を、第２の加熱装置５Ｂとして設けても良い。或いは、積層済みのテープ材Ｔを表面側からスポット状に加熱する端子を第２の加熱装置５Ｂとして設けても良い。

【0053】

幅を変化させた後のテープ材Ｔ、特に、型１７に積層されたテープ材Ｔの積層体を第２の加熱装置５Ｂで加熱すれば、プリフォームの賦形や賦形後におけるプリフォームの形状の保持を容易にすることが可能となる。すなわち、テープ材Ｔがプリプレグであればテープ材Ｔの変形が容易になるため、できるだけ型１７にフィットさせた状態でテープ材Ｔを積層することができる。

【0054】

一方、テープ材Ｔが熱可塑性バインダを含むドライテープ材であれば、ドライテープ材の積層体に含まれる熱可塑性バインダを溶融させ、ドライプリフォームの賦形後に熱可塑性バインダを硬化することによってドライプリフォームの形状を保持することができる。また、スポット状に加熱する端子を設ければ、幅が調整されたドライテープ材を熱可塑性バインダで仮留めしながら積層することも可能となる。

【0055】

テープ材Ｔの連続的又は断続的な積層が完了すると、テープ材Ｔを切断することが必要となる。そこで、幅調整機構４の出口側にテープ材Ｔの切断装置６を設けることができる。切断装置６は、例えば、幅調整機構４の経路１３を通過したテープ材Ｔを切断するカッター６Ａと、カッター６Ａで切断された後のテープ材Ｔの端部をガイドするガイド機構６Ｂで構成することができる。ガイド機構６Ｂはテープ材Ｔを両面側から挟み込む一対のローラや押付部材等で構成することができる。

【0056】

テーブル８は、プリプレグやドライテープ材等のテープ材Ｔを積層するために使用される積層型、賦形型或いは成形型等の型１７を載置するための台座である。或いは、テーブル８に型１７としての機能を設け、テーブル８に直接テープ材Ｔを積層するようにしても良い。換言すれば、テーブル８と型１７を一体化しても良い。そして、幅調整機構４で幅が調整された後のテープ材Ｔをテーブル８上の型１７に積層することによって繊維の積層体を製作することができる。

【0057】

型１７が積層型であり、別の賦形型で繊維の積層体の賦形を行う場合には、型１７に積層された繊維が賦形型に乗せ替えられる。逆に、型１７が賦形型であれば、必要な加熱及び加圧を伴ってテープ材Ｔの積層と、賦形が型１７を用いて実行される。そして、賦形後のプリフォームが成形型に乗せ替えられる。また、型１７が複合材の成形型であれば、型１７に載置された繊維の積層体に含まれる樹脂の加熱硬化によって複合材が成形される。このため、テープ材Ｔがドライテープ材であれば、真空引きを行って樹脂の注入が実行される。そして、樹脂を加熱硬化する際には、加熱の他、上型の押付や真空引きによって必要な加圧が実行される。このため、型１７が賦形型又は成形型である場合には、繊維の積層体が載置された型１７ごとオーブンやオートクレーブ装置等の加熱装置内に移動させるようにしても良い。

【0058】

移動機構９は、テーブル８と、経路１３を通過したテープ材Ｔとの相対位置を変える装置である。図示された例では、移動機構９がテーブル８を互いに直交する３軸方向に移動させる装置となっているが、幅が調整されたテープ材Ｔの供給位置をテーブル８に対して移動させるようにしても良い。すなわち、図示された例であれば、コンパクションローラ１０を含むテープ材Ｔの供給機構全体をテーブル８に対して移動させるようにしても良い。もちろん、移動機構９でテーブル８と、幅が調整されたテープ材Ｔの供給位置の双方を移動できるようにしても良いし、任意の軸を中心に回転移動できるようにしても良い。

【0059】

移動機構９は、レールや軌道上を走行する車輪を備えた走行機構、スプロケットの回転によって回転するチェーンやローラで移動するベルト等のクローラ（無限軌道）、ラック・アンド・ピニオン、シリンダ機構並びにボールネジ等の公知の所望の機構を用いて構成することができる。

【0060】

移動機構９でテーブル８を相対移動させることによっても、積層後におけるテープ材Ｔの張力やコンパクションローラ１０と積層体の厚さ方向に隣接する別のテープ材Ｔとの間におけるテープ材Ｔの摩擦力によってテープ材Ｔを送り出すことができる。このため、コンパクションローラ１０をモータ１２等の動力源で回転させずに、テーブル８の相対移動とテープ材Ｔとの間における摩擦力によって受動的に回転させるようにしても良い。

【0061】

制御装置７は、幅調整装置１を設けた自動積層装置２を統括制御する装置である。すなわち、制御装置７は、送り機構３、幅調整機構４、加熱装置５、切断装置６及び移動機構９等の各構成要素に制御信号を出力することによって各構成要素が自動的又は部分的に必要な手動操作を伴って半自動的に動作するように制御する機能を有している。制御信号は、電気信号に限らず、油圧信号や空気圧信号としても良い。従って、制御装置７は、電気信号、油圧信号又は空気圧信号等の制御信号を生成して出力する信号処理回路で構成することができる。

【0062】

制御装置７には、幅調整装置１を設けた自動積層装置２を制御するために必要な情報を入力するための入力装置７Ａと、幅調整装置１を設けた自動積層装置２を制御するために必要な情報を表示させるための表示装置７Ｂを設けることができる。

【0063】

具体例として、製作対象となるテープ材Ｔの幅を入力装置７Ａの操作によって制御装置７に指示することができる。そのために、製作対象となるテープ材Ｔの幅と、テープ材Ｔ用の経路１３の回転角度θとの関係を示すテーブルや関数等の参照情報を、制御装置７に備えられる記憶装置７Ｃに保存しておくことができる。すなわち、幅調整機構４の経路１３から離脱するテープ材Ｔの幅を、経路１３の回転角度θに変換するための変換情報を参照情報として記憶装置７Ｃに保存しておくことができる。参照情報は、幾何学的な計算、シミュレーションによる計算或いは試験によって予め取得しておくことができる。

【0064】

そうすると、製作対象となるテープ材Ｔの幅の指示情報を入力装置７Ａから制御装置７の演算装置７Ｄに入力すると、演算装置７Ｄでは、記憶装置７Ｃに保存された参照情報を参照することによって、経路１３の回転角度θの制御値を求めることができる。そして、経路１３の回転角度θが制御値となるように演算装置７Ｄにおいて制御信号を生成し、生成した制御信号をモータ１６等の経路１３の回転角度θを変化させるための装置に出力することができる。

【0065】

製作対象となるテープ材Ｔの幅は、一定に限らず、変化させることもできる。すなわち、送り機構３によってテープ材Ｔを送り出しながら、経路１３の回転角度θを変化させれば、幅が一定でないテープ材Ｔ、すなわち横断面の位置によって幅が異なるテープ材Ｔを製作することが可能となる。幅が一定でないテープ材Ｔを製作する場合には、送り機構３によるテープ材Ｔの送り出しと、テープ材Ｔに対する経路１３の相対的な回転移動とを連動させる統括制御を制御装置７が行うようにすれば良い。

【0066】

より具体的には、テープ材Ｔの単位長さ当たりの幅の変化量や変化率の指示情報を入力装置７Ａから制御装置７の演算装置７Ｄに入力し、指示された変化量や変化率でテープ材Ｔの幅が変化するように、演算装置７Ｄにおいてテープ材Ｔの送り出し速度と、経路１３の回転角度θの角速度を算出することができる。そして、算出した速度でテープ材Ｔが送り出される一方、算出した角速度で経路１３の回転角度θが変化するように、送り機構３を動作させるためのモータ１２等の駆動装置と、幅調整機構４に形成される経路１３の回転角度θを変化させるためのモータ１６等の駆動装置とを、演算装置７Ｄが同期制御することができる。これにより、幅が徐々に減少又は増加する放射状のテープ材Ｔや幅が部分的に狭くなっているテープ材Ｔ等を製作することが可能となる。

【0067】

同様に、テーブル８の移動機構９についてもテーブル８がテープ材Ｔの送り出し速度に対応する適切な速度で相対移動するように、制御装置７で同期制御を行うことができる。すなわち、テーブル８が送り機構３の作動に連動して移動するように、制御装置７の演算装置７Ｄにおいて生成した制御信号を移動機構９の制御装置９Ａに出力することができる。

【0068】

また、上述したように送り機構３を構成するコンパクションローラ１０を自由回転とする場合には、テーブル８の相対速度が、テープ材Ｔの送り出し速度となる。従って、送り機構３を動作させるためのモータ１２等の駆動装置に代えて、移動機構９の制御装置９Ａがテープ材Ｔの送り出し速度を決定するための制御の対象となる。

【0069】

幅の変化量が僅かなテープ材Ｔや複雑な形状を有するテープ材Ｔを製作する場合であれば、送り機構３、幅調整機構４及び移動機構９を同期制御するための制御プログラムを予め作成して制御装置７の記憶装置７Ｃに保存しておき、幅調整装置１を備えた自動積層装置２全体を制御プログラムで自動運転させることもできる。逆に、幅が一定である単純な形状を有するテープ材Ｔを製作する場合には、テープ材Ｔの送り出し中に経路１３の回転角度θが固定されるため、幅調整機構４については自動制御せずに手動で調整する構成にすることもできる。

【0070】

（繊維の幅調整方法及び複合材成形方法）
次に幅調整装置１を用いて幅が調整されたテープ材Ｔを製作し、幅が調整されたテープ材Ｔを素材として複合材を成形する方法について説明する。

【0071】

図６は図１に示すテープ材Ｔとしてプリプレグのシートを積層して複合材を成形する場合の流れを示すフローチャートである。

【0072】

まずステップＳ１において、プリプレグテープからなるテープ材Ｔの幅が幅調整装置１で調整される。例えば、ユーザが入力装置７Ａの操作によってテープ材Ｔの幅を指示する情報を制御装置７の演算装置７Ｄに入力すると、演算装置７Ｄは、記憶装置７Ｃに保存された参照情報を参照することによって、幅調整機構４の部材１４に幅が徐々に減少するように形成されたテープ材Ｔ用の経路１３の回転角度θの制御値を求める。すなわち、テープ材Ｔが調整後のテープ材Ｔの幅と略等しい幅を有する経路１３の位置から離脱するように、テープ材Ｔの送り出し方向に対する経路１３の相対的な傾斜角度が、調整後のテープ材Ｔの幅と、経路１３の回転角度θとの関係を示す情報に基づいて求められる。

【0073】

経路１３の回転角度θの制御値は、制御装置７の演算装置７Ｄから部材１４を回転させるための制御信号としてモータ１６に出力される。そうすると、モータ１６が駆動し、部材１４に形成されたテープ材Ｔ用の経路１３の回転角度θが目的とする角度となる。すなわち、部材１４に形成されたテープ材Ｔ用の経路１３に、テープ材Ｔを送り込んだ場合に、テープ材Ｔが調整後のテープ材Ｔの幅と略等しい幅を有する経路１３の位置から離脱するように、テープ材Ｔ用の経路１３を設けた部材１４の位置決めが行われる。

【0074】

他方、制御装置７の演算装置７Ｄから送り機構３に備えられるコンパクションローラ１０を回転させるためのモータ１２と、型１７が載置されたテーブル８を移動させる移動機構９の制御装置９Ａに制御信号が出力される。このため、モータ１２の回転駆動によってコンパクションローラ１０が回転する一方、制御装置９Ａによる制御下における移動機構９の駆動によってテーブル８がテープ材Ｔの送り出し方向に移動する。

【0075】

その結果、ストック用のローラ等から供給されるテープ材Ｔが繊維束支持ローラ１１でガイドされながら幅調整機構４の経路１３に向かってテープ材Ｔの長さ方向に送り出される。テープ材Ｔが幅調整機構４の経路１３に進入すると、経路１３の回転角度θが調整後のテープ材Ｔの幅に合わせて調整されているため、調整後のテープ材Ｔの幅と略等しい幅を有する経路１３の位置からテープ材Ｔが離脱する。このため、幅調整機構４の経路１３を通過したテープ材Ｔの幅は、目的とする幅となる。

【0076】

従って、テープ材Ｔをテープ材Ｔの長さ方向に送り出しながら幅調整機構４の経路１３をテープ材Ｔに対して相対的に回転移動させれば、幅が一定でないテープ材Ｔを製作することも可能である。すなわち、幅調整機構４に形成されたテープ材Ｔ用の経路１３のうち、テープ材Ｔが壁面及び底面と接触しながら通過する経路１３の部分を調整することによって、経路１３を通過したテープ材Ｔの幅を変化させることができる。

【0077】

尚、幅調整機構４の経路１３にテープ材Ｔを第１の加熱装置５Ａで加熱すれば、樹脂の流動性が増加するため、テープ材Ｔの幅と厚さを変化させるための変形が容易となる。幅調整機構４の経路１３を通過したテープ材Ｔはコンパクションローラ１０に到達し、テーブル８に載置された型１７に向かって送り出される。

【0078】

テープ材Ｔの先端がコンパクションローラ１０や切断装置６のガイド機構６Ｂ等に到達するまでは、テープ材Ｔの張力が不十分となる場合がある。その場合、テープ材Ｔが経路１３内の意図した部分を経由せず、幅が適切に調整されない恐れがある。このため、幅が適切に調整されないテープ材Ｔの先端部分については切断装置６のカッター６Ａで切断することができる。或いは、予めテープ材Ｔに張力が生じるようにテープ材Ｔを切断装置６のガイド機構６Ｂ、コンパクションローラ１０或いはその他の支持部品と繊維束支持ローラ１１との間にセットした状態で、テープ材Ｔの送り出しを開始するようにしても良い。

【0079】

次にステップＳ２において、繊維の幅調整装置１で幅が調整されたテープ材Ｔ、すなわち所定の幅と厚さを有するプリプレグテープがテーブル８に載置された型１７に積層される。すなわち、テーブル８に載置された型１７がプリプレグテープの送り出し方向に相対移動するため、プリプレグテープは型１７の上に敷かれる。型１７が凹凸を有する場合や曲面を有する場合であれば、コンパクションローラ１０でプリプレグテープをテーブル８上の型１７に十分な圧力で押しつけながら敷くことができるように、必要に応じて移動機構９でテーブル８をプリプレグテープの厚さ方向に移動させるようにしても良い。

【0080】

テーブル８が移動してプリプレグテープが型１７の縁まで敷かれた場合には、プリプレグテープがカッター６Ａで切断される。その後、型１７の上に敷かれた後のプリプレグテープの上にプリプレグテープが敷かれる。このような、プリプレグテープの積層を繰返すと、プリプレグの積層体が完成する。プリプレグに含まれる樹脂は粘着性を有し、容易に変形するため、型１７の上に積層するのみでも、型１７の形状に賦形できる場合が多い。但し、必要に応じて、第２の加熱装置５Ｂで積層中のプリプレグを加熱し、プリプレグが型１７にフィットし易くなるようにしても良い。

【0081】

次にステップＳ３において、プリプレグの積層体が加圧される。プリプレグの積層体の代表的な加圧方法としては、上型を押し付ける方法と、バギングを行って大気圧を負荷する方法が挙げられる。いずれの場合においても、プリプレグの積層体を型１７とともにテーブル８から下ろしてから加圧するようにしても良い。また、プリプレグの積層体を型１７から取外して他の部品と組合わせてから加圧しても良い。

【0082】

次にステップＳ４において、プリプレグの積層体が加熱硬化される。すなわち、プリプレグの積層体がオートクレーブ装置やオーブン等の加熱装置で加熱される。プリプレグの積層体が加熱されると、樹脂が硬化し、ＦＲＰ複合材を製作することができる。

【0083】

図７は図１に示すテープ材Ｔとしてドライテープ材を積層して複合材を成形する場合の流れを示すフローチャートである。

【0084】

まずステップＳ１０において、テープ材Ｔがプリプレグテープである場合と同様な流れで、ドライテープ材からなるテープ材Ｔの幅が幅調整装置１で調整される。次にステップＳ１１において、繊維の幅調整装置１で幅が調整されたテープ材Ｔ、すなわち所定の幅と厚さを有するドライテープ材がテーブル８に載置された型１７に積層される。ドライテープ材の積層についても、プリプレグテープの積層と同様である。

【0085】

次にステップＳ１２において、ドライテープ材の積層体の賦形が行われる。代表的なドライテープ材の賦形方法としては、型を押し付けて形状を付与する方法と、バギングを行って大気圧を負荷する方法が挙げられる。ドライテープ材の積層体の賦形は、型１７を用いて行っても良いし、別の賦形型を用いて行っても良い。

【0086】

また、熱可塑性バインダや熱硬化性バインダ等のバインダを含むドライテープ材の賦形を行う場合には、ドライテープ材をスポット状に加熱してバインダで仮留めしながらドライテープ材を積層したり、賦形時にドライテープ材の積層体全体を加熱してバインダを溶融又は硬化させることが、賦形後におけるドライプリフォームの形状を保持するために効果的である。そこで、第１の加熱装置５Ａ及び第２の加熱装置５Ｂの一方又は双方でドライテープ材を加熱しながらドライテープ材の積層と賦形を行うようにしても良い。

【0087】

ドライテープ材の積層体の賦形が完了すると、複合材の形状に対応する形状を有する繊維の積層体として、ドライプリフォームを得ることができる。得られたドライプリフォームは、別の成形型に乗せ替えても良いし、同じ賦形型を用いて次工程の作業を行うようにしても良い。

【0088】

次にステップＳ１３において、ドライプリフォームを構成する繊維に樹脂が含浸される。具体的には、ドライプリフォームがバギングされている場合であれば、バギングフィルムで密閉されている空間に液状の樹脂が注入される。一方、ドライプリフォームが型で挟み込まれた空間に設置されている場合であれば、型で挟み込まれた空間を真空状態として液状の樹脂が注入される。これにより、繊維に樹脂を含浸させることができる。

【0089】

次にステップＳ１４において、ドライプリフォームを構成する繊維に含浸させた樹脂の加熱硬化が行われる。すなわち、プリプレグの積層体の加熱硬化と同様に、加熱装置で樹脂が加熱される。これにより、樹脂が硬化し、ＦＲＰ複合材を製作することができる。

【0090】

（効果）
以上のような繊維の幅調整装置１、繊維の幅調整方法及び複合材成形方法は、幅が次第に変化するテープ材Ｔ用の経路１３を準備し、テープ材Ｔが経路１３から離脱する位置を調節することによってテープ材Ｔの幅を変えるようにしたものである。

【0091】

このため、繊維の幅調整装置１、繊維の幅調整方法及び複合材成形方法によれば、プリプレグテープやドライテープ材等のテープ材Ｔの幅を容易に可変調整することができる。特に、幅が連続的に変化するテープ材Ｔを製作することも可能である。その結果、繊維の積層についての自由度が向上し、曲率を有する湾曲した複合材部品のように幅の変化を有する複雑な形状を有する複合材であっても、テープ材Ｔを隙間なく積層して成形することが可能となる。

【0092】

（第２の実施形態）
図８は本発明の第２の実施形態に係る繊維の幅調整装置１Ａを設けた自動積層装置２の構成を示す正面図である。

【0093】

図８に示された第２の実施形態における幅調整装置１Ａは、テープ材Ｔ用の経路１３を設けた部材１４を回転移動させる代わりに平行移動させるようにした点が第１の実施形態における幅調整装置１と相違する。第２の実施形態における他の構成及び作用については第１の実施形態と実質的に異ならないため同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

【0094】

図８に示すように移動機構２０で幅調整機構４の経路１３をテープ材Ｔの厚さ方向に相対的に平行移動させることによっても、テープ材Ｔが経路１３の壁面と底面から離れて離脱する位置を調整することができる。すなわち、経路１３の底面をテープ材Ｔに押し付ける方向に経路１３を設けた部材１４を平行移動させると、テープ材Ｔが経路１３の底面に接触する長さが長くなる。従って、テープ材Ｔが経路１３から離脱する位置における経路１３の幅は狭くなる。逆に、経路１３の底面がテープ材Ｔから引離される方向に経路１３を設けた部材１４を平行移動させると、テープ材Ｔが経路１３の底面に接触する長さが短くなる。従って、テープ材Ｔが経路１３から離脱する位置における経路１３の幅は広くなる。

【0095】

このため、経路１３を設けた部材１４の平行移動量を調節することによって、テープ材Ｔの幅を調整することができる。経路１３を設けた部材１４を平行移動させるための移動機構２０の具体例としては、レールや軌道上を走行する車輪を備えた走行機構、スプロケットの回転によって回転するチェーンやローラで移動するベルト等のクローラ、ラック・アンド・ピニオン、シリンダ機構並びにボールネジ等が挙げられる。

【0096】

尚、経路１３を設けた部材１４を直線的に平行移動させずに、曲線状の軌跡を描くように移動させても良い。具体例として、振り子の先端に経路１３を設けた部材１４を固定し、経路１３を円弧上の軌道に沿ってテープ材Ｔに経路１３の底面を押し付ける方向と引き離す方向に移動させることができる。その場合には、移動機構２０をモータで回転するシャフトで構成することもできる。

【0097】

移動機構２０の平行移動量や回転角度の変化量は、制御装置７で自動制御することができる。すなわち、テープ材Ｔが経路１３から離脱する位置が、目的とする位置となるように、制御装置７から移動機構２０の制御量を指示する制御信号が移動機構２０に出力される。逆に、移動機構２０を作業者が手動で操作できるようにしても良い。

【0098】

以上の第２の実施形態によれば、テープ材Ｔ用の経路１３を設けた部材１４を移動させるための移動機構２０の構成を簡易にすることができる。加えて、繊維束支持ローラ１１の移動を不要にすることができる。

【0099】

但し、テープ材Ｔの幅をより細かく調整できるように、テープ材Ｔ用の経路１３を設けた部材１４の回転移動と平行移動の双方を行えるようにしても良い。すなわち、第１の実施形態と第２の実施形態とを互いに組合わせても良い。

【0100】

（第３の実施形態）
図９は本発明の第３の実施形態に係る繊維の幅調整装置１Ｂに備えられる部材１４Ａの構成を示す拡大正面図であり、図１０は図９に示す部材１４Ａの左側面図である。

【0101】

図９及び図１０に示された第３の実施形態における幅調整装置１Ｂは、テープ材Ｔ用の経路１３を設けた部材１４Ａの構造が第１及び第２の実施形態における幅調整装置１、１Ａと相違する。第３の実施形態における他の構成及び作用については第１及び第２の実施形態と実質的に異ならないためテープ材Ｔ用の経路１３を設けた部材１４Ａの構造のみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

【0102】

幅が徐々に狭くなるテープ材Ｔ用の経路１３は、溝１３Ａを形成する代わりに、図９及び図１０に例示されるように部材１４Ａの凸曲面状の表面に、間隔が連続的に狭くなる２つのフランジ３０を形成することによっても、形成することができる。実用的な例として、全体又は一部が円筒状又は円柱状となっている部材１４Ａの湾曲した凸面に、２本のフランジ３０を長さ方向が平行とならないように形成することによって、テープ材Ｔ用の経路１３を設けた部材１４Ａを製作することができる。

【0103】

尚、溝１３Ａを形成する場合と同様に、テープ材Ｔの経路１３への進入位置及びテープ材Ｔの経路１３からの離脱位置とならない範囲については、フランジ３０の上面同士を板材等で連結し、経路１３に上面を形成するようにしても良い。

【0104】

以上の第３の実施形態によれば、テープ材Ｔ用の経路１３を設けた部材１４Ａの構造が単純化されるため、設計及び製作が容易となる。

【0105】

（第４の実施形態）
図１１は本発明の第４の実施形態に係る繊維の幅調整装置に備えられる部材１４Ｂの構成を示す拡大正面図であり、図１２は図１１に示す部材１４Ｂの左側面図である。

【0106】

図１１及び図１２に示された第４の実施形態における幅調整装置１Ｃは、テープ材Ｔ用の経路１３を設けた部材１４Ｂの構造が他の実施形態における幅調整装置１、１Ａ、１Ｂと相違する。第４の実施形態における他の構成及び作用については他の実施形態と実質的に異ならないためテープ材Ｔ用の経路１３を設けた部材１４Ｂの構造のみ図示し、同一の構成又は対応する構成については同符号を付して説明を省略する。

【0107】

幅が徐々に狭くなるテープ材Ｔ用の経路１３は、図１１及び図１２に例示されるように法線方向が異なる複数の平面を連結して形成される底面を有する経路１３として部材１４Ｂに形成しても良い。経路１３は、第１及び第２の実施形態のように溝１３Ａによって形成しても良いし、第３の実施形態のように２本のフランジ３０間における空隙として形成しても良い。図１１及び図１２に示す例では、２本のフランジ３０間における空隙としてテープ材Ｔ用の経路１３が形成されている。

【0108】

経路１３の底面が凸状の曲面ではなく、複数の平面を凸状となるように連結した面である場合には、テープ材Ｔの経路１３への進入位置とテープ材Ｔの経路１３からの離脱位置が、隣接する平面間における境界部分となる。すなわち、テープ材Ｔの経路１３への進入方向と、テープ材Ｔの経路１３からの離脱方向が、それぞれ経路１３の底面を形成する複数の平面のうちのいずれかと平行となる。

【0109】

このため、経路１３を設けた部材１４Ｂの回転移動や平行移動等の移動を連続的に行わずに段階的に行う制御を行うことが適切である。すなわち、テープ材Ｔの経路１３への進入方向と、テープ材Ｔの経路１３からの離脱方向が、それぞれ経路１３の底面を形成する複数の平面のうちのいずれかと平行となるように部材１４Ｂをテープ材Ｔに対して相対移動させることが適切である。

【0110】

以上の第４の実施形態によれば、テープ材Ｔ用の経路１３を設けた部材１４Ｂの構造が一層単純化されるため、設計及び製作が一層容易となる。

【0111】

（他の実施形態）
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

【符号の説明】

【0112】

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 幅調整装置
２ 自動積層装置
３ 送り機構
４ 幅調整機構
５ 加熱装置
５Ａ 第１の加熱装置
５Ｂ 第２の加熱装置
６ 切断装置
６Ａ カッター
６Ｂ ガイド機構
７ 制御装置
７Ａ 入力装置
７Ｂ表示装置
７Ｃ記憶装置
７Ｄ演算装置
８ テーブル
９ 移動機構
９Ａ 制御装置
１０ コンパクションローラ
１１ 繊維束支持ローラ
１２ モータ
１３ 経路
１３Ａ 溝
１４、１４Ａ、１４Ｂ 部材
１５ 連結シャフト
１６ モータ
１７ 型
２０ 移動機構
３０ フランジ
Ｔ テープ材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】