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(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】2022-09-22
(45)【発行日】2022-10-03
(54)【発明の名称】複合材賦形装置及び複合材賦形方法
(51)【国際特許分類】
B29C 43/46 20060101AFI20220926BHJP
B29C 70/06 20060101ALI20220926BHJP
B29C 70/54 20060101ALI20220926BHJP
【ＦＩ】
B29C43/46
B29C70/06
B29C70/54
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2018156865
(22)【出願日】2018-08-24
(65)【公開番号】P2020029057
(43)【公開日】2020-02-27
【審査請求日】2021-07-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000005348
【氏名又は名称】株式会社ＳＵＢＡＲＵ
(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】理塀 敦
【審査官】田代 吉成
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－１７２４０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－１７５２４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平５－６９４５０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ４３／４６
Ｂ２９Ｃ ７０／０６
Ｂ２９Ｃ ７０／５４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
棒状のプリプレグの積層体に圧力を負荷する第１のローラであって、第１の軸を中心に回転する円柱状又は円筒状の前記第１のローラと、前記プリプレグの積層体に圧力を負荷する第２のローラであって、前記第１の軸に対してそれぞれ傾斜する２つの第２の軸を中心にそれぞれ回転する円盤状の２つの前記第２のローラと、
前記第１のローラ及び前記第２のローラの少なくとも一方を回転させる少なくとも１つのモータと、
を備え、
複合材部品の間に形成される隙間を充填するためのフィラーの横断面形状に対応する空隙が前記第１及び第２のローラの間に形成されるように、前記第１のローラ及び前記第２のローラを、前記プリプレグの積層体を挟み込む位置にそれぞれ配置し、
前記第１のローラ及び前記第２のローラ間において、回転速度及び回転動力の有無の少なくとも一方を変えて前記第１のローラ及び前記第２のローラを回転させることによって前記フィラーを賦形するようにした複合材賦形装置。
【請求項2】
棒状のプリプレグの積層体に圧力を負荷する第１のローラであって、前記プリプレグを挟み込む第１の複数のサブローラで構成される前記第１のローラと、前記プリプレグの積層体に圧力を負荷する第２のローラであって、前記第１のローラと異なる位置で前記プリプレグを挟み込む第２の複数のサブローラで構成される前記第２のローラと、
前記第１のローラ及び前記第２のローラの少なくとも一方を回転させる少なくとも１つのモータと、
を備え、
複合材部品の間に形成される隙間を充填するためのフィラーの横断面形状に対応する空隙が前記第１の複数のサブローラ間に形成されるように、前記第１の複数のサブローラを、前記プリプレグの積層体を挟み込む位置にそれぞれ配置する一方、前記フィラーの横断面形状に対応する空隙が前記第２の複数のサブローラ間に形成されるように、前記第２の複数のサブローラを、前記プリプレグの積層体を挟み込む位置にそれぞれ配置し、
前記第１の複数のサブローラの少なくとも１つと前記第２の複数のサブローラの少なくとも１つとの間において、回転速度、ローラ径及び回転動力の有無の少なくとも１つを変えて前記第１のローラ及び前記第２のローラを回転させることによって前記フィラーを賦形するようにした複合材賦形装置。
【請求項3】
前記少なくとも１つのモータは、前記第１の複数のサブローラの各回転シャフトを回転させるように構成され、前記第２の複数のサブローラのうちの少なくとも１つのサブローラは、モータから回転シャフトへの動力の伝達に依らず、前記プリプレグとの間における摩擦力によって回転するように構成される請求項２記載の複合材賦形装置。
【請求項4】
前記第１の複数のサブローラとして、第１の軸を中心に回転する円柱状又は円筒状の第３のローラと、前記第１の軸に対してそれぞれ傾斜する２つの第２の軸を中心にそれぞれ回転する円盤状の２つの第４のローラを、前記フィラーの横断面形状に対応する空隙が前記第３及び第４のローラの間に形成されるように配置する一方、
前記第２の複数のサブローラとして、第３の軸を中心に回転する円柱状又は円筒状の第５のローラと、前記第３の軸に対してそれぞれ傾斜する２つの第４の軸を中心にそれぞれ回転する円盤状の２つの第６のローラを、前記フィラーの横断面形状に対応する空隙が前記第５及び第６のローラの間に形成されるように配置し、
前記少なくとも１つのモータは、前記第３のローラの回転シャフトを第１の回転速度で、前記第４のローラの回転シャフトを前記第１の回転速度よりも速い第２の回転速度で、前記第５のローラの回転シャフトを前記第１の回転速度よりも遅い第３の回転速度で、それぞれ回転させるように構成され、
前記第６のローラは、モータから回転シャフトへの動力の伝達に依らず、前記プリプレグとの間における摩擦力によって回転するように構成される請求項２記載の複合材賦形装置。
【請求項5】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複合材賦形装置を用いて前記プリプレグに圧力を負荷することによって、前記フィラーを製作する複合材賦形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、複合材賦形装置及び複合材賦形方法に関する。
【背景技術】
【0002】
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）等の複合材は、シート状のプリプレグを積層して加熱硬化することによって成形される。航空機部品である縦通材（ストリンガ）、桁（スパー）及び小骨（リブ）等の部品には、横断面の形状がＴ字型又はＩ字型の部品が存在する。この場合、平面状に積層したプリプレグの積層体、横断面がＬ字型又はＣ字型となるように積層したプリプレグの積層体及び横断面がＬ字型又はＣ字型に線対称な形状となるように積層したプリプレグの積層体が硬化前に組合される。
【0003】
直角に折り曲げられたプリプレグの積層体の角はＲ面取りされた形状となる。従って、平面状のプリプレグの積層体の上に、直角に折り曲げられたプリプレグの積層体を対称に配置して突き合わせると、プリプレグの積層体間には横断面が概ね三角形の空隙が生じる。より具体的には、対称なＲ面取りに対応する２つの対称な円弧と直線で囲まれた形状を横断面形状とする空隙が、３つのプリプレグの積層体間に生じる。
【0004】
そこで、３つのプリプレグの積層体間に生じる空隙がフィラー（充填材）によって充填される。通常は、フィラーもプリプレグの積層体として準備され、他のプリプレグの積層体とともに加熱硬化される。２つの対称な円弧と直線で囲まれた形状を横断面形状とする棒状のフィラーは、ヌードルフィラーと呼ばれる。ヌードルフィラーは、プリプレグを渦巻状に積層した丸棒状の素材を成形することによって製作される。
【0005】
尚、一般に加熱硬化前におけるプリプレグの積層体に対する成形は、加熱硬化による複合材の成形と区別するために賦形と呼ばれる。そこで、以降では、プリプレグの積層体に対する成形を賦形と称する。
【0006】
従来のプリプレグの積層体に対する賦形方法としては、賦形用の成形型（賦型）を用いる方法が一般的である。例えば、賦型にプリプレグの積層体を設置して真空圧で賦形する方法、押出成形機の口金（ダイ）を賦形後の形状に合わせた賦型としてプリプレグの積層体を押出成形することによって賦形する方法或いはローラをプリプレグの積層体に押し付けて賦形する方法などが知られている。
【0007】
しかしながら、真空圧で賦形する方法は賦形時間が長いという問題がある。具体的には、真空圧で賦形する方法は賦形時間として数時間から１日程度を要する。加えて、ヌードルフィラーのような棒状のフィラーを賦形する場合には、フィラー全体の賦形が可能な賦型を準備することが必要となる。また、押出成形機を用いて賦形する場合には、賦形の抵抗が大きいためプリプレグの積層体を引き抜くための大掛かりな装置が必要となる。
【0008】
一方、ヌードルフィラーの賦形装置として、平行に並べた２本のローラで棒状の素材を押し付ける装置も提案されている（例えば特許文献１参照）。この装置によれば、円柱状のローラと、ヌードルフィラーの形状に合わせた凹みを有するローラとの間に棒状の素材を挟んで送り出すことにより、ヌードルフィラーの賦形を行うことができる。
【0009】
また、３本のローラで棒状の素材を押し付ける装置も提案されている（例えば特許文献２及び特許文献３参照）。３本のローラを用いたフィラーの賦形装置によれば、３方向からより均一に圧力を付与できるため十分な品質でフィラーを賦形することができる。
【0010】
ローラを用いてフィラーの賦形を行う場合には、押出成形機を用いてフィラーの賦形を行う場合に比べて賦形装置の大幅な小型化が可能である反面、フィラーの表面とローラとの間にずれが生じることによってフィラーの表面に皺が生じる場合があるという問題がある。
【0011】
他方、中空の複合材を成形する場合において、複数のロールを配置してプリプレグのシートを加熱及び加圧しながら巻き重ねることによって、皺の発生を防止する複合材中空体の成形方法も提案されている（例えば特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【文献】特開平４－２９９１１０号公報
【文献】特開２０１６－１７５２４２号公報
【文献】特開２０１７－１４８９８５号公報
【文献】特開平７－８０９５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
しかしながら、加熱硬化前におけるフィラーの賦形時において、フィラーに皺が生じないようにするための手法は考案されていない。
【0014】
そこで本発明は、皺を発生させることなくフィラー等の加熱硬化前における複合材の賦形を行うことが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】
【0015】
本発明の実施形態に係る複合材賦形装置は、棒状のプリプレグの積層体に圧力を負荷する第１のローラであって、第１の軸を中心に回転する円柱状又は円筒状の前記第１のローラと、前記プリプレグの積層体に圧力を負荷する第２のローラであって、前記第１の軸に対してそれぞれ傾斜する２つの第２の軸を中心にそれぞれ回転する円盤状の２つの前記第２のローラと、前記第１のローラ及び前記第２のローラの少なくとも一方を回転させる少なくとも１つのモータとを備え、複合材部品の間に形成される隙間を充填するためのフィラーの横断面形状に対応する空隙が前記第１及び第２のローラの間に形成されるように、前記第１のローラ及び前記第２のローラを、前記プリプレグの積層体を挟み込む位置にそれぞれ配置し、前記第１のローラ及び前記第２のローラ間において、回転速度及び回転動力の有無の少なくとも一方を変えて前記第１のローラ及び前記第２のローラを回転させることによって前記フィラーを賦形するようにしたものである。
また、本発明の実施形態に係る複合材賦形装置は、棒状のプリプレグの積層体に圧力を負荷する第１のローラであって、前記プリプレグを挟み込む第１の複数のサブローラで構成される前記第１のローラと、前記プリプレグの積層体に圧力を負荷する第２のローラであって、前記第１のローラと異なる位置で前記プリプレグを挟み込む第２の複数のサブローラで構成される前記第２のローラと、前記第１のローラ及び前記第２のローラの少なくとも一方を回転させる少なくとも１つのモータとを備え、複合材部品の間に形成される隙間を充填するためのフィラーの横断面形状に対応する空隙が前記第１の複数のサブローラ間に形成されるように、前記第１の複数のサブローラを、前記プリプレグの積層体を挟み込む位置にそれぞれ配置する一方、前記フィラーの横断面形状に対応する空隙が前記第２の複数のサブローラ間に形成されるように、前記第２の複数のサブローラを、前記プリプレグの積層体を挟み込む位置にそれぞれ配置し、前記第１の複数のサブローラの少なくとも１つと前記第２の複数のサブローラの少なくとも１つとの間において、回転速度、ローラ径及び回転動力の有無の少なくとも１つを変えて前記第１のローラ及び前記第２のローラを回転させることによって前記フィラーを賦形するようにしたものである。
また、本発明の実施形態に係る複合材賦形装置は、棒状のプリプレグの積層体に圧力を負荷する第１のローラであって、前記プリプレグを挟み込む第１の複数のサブローラで構成される前記第１のローラと、前記プリプレグの積層体に圧力を負荷する第２のローラであって、前記第１のローラと異なる位置で前記プリプレグを挟み込む第２の複数のサブローラで構成される前記第２のローラと、前記第１のローラ及び前記第２のローラの少なくとも一方を回転させる少なくとも１つのモータとを備え、複合材部品の間に形成される隙間を充填するためのフィラーの横断面形状に対応する空隙が前記第１の複数のサブローラ間に形成されるように、前記第１の複数のサブローラを、前記プリプレグの積層体を挟み込む位置にそれぞれ配置する一方、前記フィラーの横断面形状に対応する空隙が前記第２の複数のサブローラ間に形成されるように、前記第２の複数のサブローラを、前記プリプレグの積層体を挟み込む位置にそれぞれ配置し、前記第１の複数のサブローラの少なくとも１つと前記第２の複数のサブローラの少なくとも１つとの間において、回転速度、ローラ径及び回転動力の有無の少なくとも１つを変えて前記第１のローラ及び前記第２のローラを回転させることによって前記フィラーを賦形するようにしたものである。
【0016】
また、本発明の実施形態に係る複合材賦形方法は、上述した複合材賦形装置を用いて前記プリプレグに圧力を負荷することによって、前記フィラーを製作するものである。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図。
【図2】フィラーの構造例を示す斜視図。
【図3】フィラーの素材となるプリプレグの積層体の構造例を示す斜視図。
【図4】複合材賦形装置を用いて３方向からプリプレグの積層体に圧力を負荷することによって賦形されたフィラーの横断面の構造を示す模式図。
【図9】本発明の第２の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図。
【図10】本発明の第３の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図。
【図13】本発明の第４の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図。
【図14】本発明の第５の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図。
【図15】本発明の第６の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図。
【図16】本発明の第７の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明の実施形態に係る複合材賦形装置及び複合材賦形方法について添付図面を参照して説明する。
【0019】
【0020】
複合材賦形装置１は、複数のローラ２を用いてプリプレグＰの積層体を賦形するための装置である。プリプレグＰは、シート状の繊維束に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたものである。換言すれば、プリプレグＰは、シート状の熱硬化性樹脂を、シート状の繊維束で強化したものである。賦形後のプリプレグＰの積層体をオーブンやオートクレーブ装置で加熱することによって複合材を成形することができる。従って、賦形後のプリプレグＰの積層体は、加熱硬化前における複合材に相当する。
【0021】
図１は、複合材賦形装置１が、３つのローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃを用いてフィラーＦの賦形を行う装置である場合の例を示している。フィラーＦは、他の複合材部品の間に形成される隙間を充填するための部品である。
【0022】
図２はフィラーＦの構造例を示す斜視図である。
【0023】
典型的なフィラーＦは、図２に例示されるように２つの対称な円弧と直線で囲まれた形状を横断面形状とする棒状の構造を有する。具体的には、フィラーＦは、幅がＷで長さがＬの矩形の平面、横断面が円弧である第１の曲面、第１の曲面に対称な第２の曲面で囲まれた形状を有する。このため、フィラーＦの高さＨは、第１の曲面と第２の曲面の交線と矩形の平面との間の距離となる。
【0024】
図２に示すような構造を有するフィラーＦは、主として、Ｒ面取りが形成されるように直角に折り曲げられた２つのプリプレグの積層体を対称に配置して突き合わせた状態で平板状又はやや湾曲した板状に積層されたプリプレグの積層体の上に設置した場合に生じる空隙を埋めるために用いられる。
【0025】
図３はフィラーの素材となるプリプレグＰの積層体の構造例を示す斜視図である。
【0026】
複合材賦形装置１を用いて図２に例示されるような構造を有する加熱硬化前におけるフィラーＦの賦形を行う場合には、図３に示すように棒状のプリプレグＰの積層体を素材としてフィラーＦを製作することができる。棒状のプリプレグＰの積層体は、例えば、１枚のシート状のプリプレグＰを渦巻状に丸めることによって製作することができる。このため、理想的には図３に示すように横断面の形状が概ね円形である丸棒状のプリプレグＰの積層体がフィラーＦの素材となるが、未硬化の樹脂は容易に変形するため、実際には横断面の形状が正確な円形とはならない場合が多い。
【0027】
図２に例示されるような構造を有するフィラーＦを複合材賦形装置１で賦形する場合には、複合材賦形装置１を用いたフィラーＦの賦形は、概ね丸棒状の素材に、幅がＷで長さがＬの平面、横断面が円弧である第１の曲面及び第１の曲面に対称な第２の曲面を形成する成形加工となる。
【0028】
図４は、複合材賦形装置１を用いて３方向からプリプレグＰの積層体に圧力を負荷することによって賦形されたフィラーＦの横断面の構造を示す模式図である。
【0029】
渦巻状に丸めた棒状のプリプレグＰの積層体を挟み込む位置に３つのローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃを配置し、３つのローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃで棒状のプリプレグＰの積層体に圧力を負荷することによってフィラーＦの賦形を行うと、図４に示すようにフィラーＦの横断面も渦巻状となる。このため、プリプレグＰの積層方向は、フィラーＦの長さ方向に垂直な方向となる。
【0030】
図４に例示されるような構造を有するフィラーＦを賦形するために、複合材賦形装置１は、棒状に積層されたプリプレグＰの積層体に、互いに異なる角度で圧力を負荷する３つのローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃと、３つのローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃを回転させる回転機構３とで構成することができる。３つのローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、それぞれフィラーＦの１つの平面と２つの曲面を賦形するためのローラである。従って、３つのローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、それぞれ互いに平行でない３つの軸ＡＸ１、ＡＸ２、ＡＸ３を中心に回転する。すなわち、２本の線対称な円弧と１本の直線で囲まれたフィラーＦの横断面形状に対応する空隙が第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの間に形成されるように第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃが配置される。
【0031】
より具体的には、第１のローラ２Ａは、第１の軸ＡＸ１を中心に回転する。第２のローラ２Ｂは、第１の軸ＡＸ１に対して傾斜する第２の軸ＡＸ２を中心に回転する。第３のローラ２Ｃは、第１の軸ＡＸ１に対して傾斜し、かつ第１の軸ＡＸ１に垂直な面に関して第２の軸ＡＸ２に対称となる第３の軸ＡＸ３を中心に回転する。
【0032】
第１のローラ２Ａは、幅がＷで長さがＬの平面を賦形するためのローラである。従って、第１のローラ２Ａを水平方向の第１の軸ＡＸ１を中心に回転する円柱状又は円筒状のローラとすることができる。第２のローラ２Ｂは、フィラーＦの一方のＲ面取りに対応する曲面を賦形するためのローラである。従って、第２のローラ２Ｂを、円周部分の半径をフィラーＦのＲ面取りの半径とした円盤状のローラとすることができる。第３のローラ２Ｃは、フィラーＦの他方のＲ面取りに対応する曲面を賦形するためのローラである。従って、第３のローラ２Ｃも、第２のローラ２Ｂと同様に、円周部分の半径をフィラーＦのＲ面取りの半径とした円盤状のローラとすることができる。
【0033】
但し、フィラーＦのＲ面取りは面対称となるため、上述したように、第２のローラ２Ｂの第２の軸ＡＸ２と、第３のローラ２Ｃの第３の軸ＡＸ３は、第１の軸ＡＸ１に垂直な面に関して互いに対称となる。第２の軸ＡＸ２及び第３の軸ＡＸ３の、第１の軸ＡＸ１に対する傾斜角度は、フィラーＦの賦形に適した角度に決定することが重要である。フィラーＦの賦形に適した第２の軸ＡＸ２及び第３の軸ＡＸ３の角度は、様々な観点から決定することができる。
【0034】
【0035】
第２の軸ＡＸ２及び第３の軸ＡＸ３の角度を変えて賦形試験を行った結果、第１の軸ＡＸ１に対する第２の軸ＡＸ２及び第３の軸ＡＸ３の傾斜角度が４５度以上６０度以下となるように第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃを配置すること、換言すれば、第２のローラ２Ｂ及び第３のローラ２Ｃを押し付ける方向の第１のローラ２Ａの表面に対する角度θ１、θ２を３０度以上４５度以下とすることが、素材の３つの面に均一に圧縮力を負荷する観点から好適であることが確認された。
【0036】
特に、第１の軸ＡＸ１に対する第２の軸ＡＸ２及び第３の軸ＡＸ３の各傾斜角度を、±５３．１３度に対して所定の公差内となる角度とすること、つまり第２のローラ２Ｂ及び第３のローラ２Ｃを押し付ける方向の第１のローラ２Ａの表面に対する角度θ１、θ２を±３６．８７度とすれば、図５に示すように丸棒状の素材の３つの面が圧縮される最大距離が同等になることから好適であることが確認された。
【0037】
他方、フィラーＦの下面の平坦度を向上させる観点からは、第１の軸ＡＸ１に対する第２の軸ＡＸ２及び第３の軸ＡＸ３の傾斜角度が１０度以上４０度以下となるように第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃを配置することが好適であることが確認された。つまり、フィラーＦの下面の平坦度を向上させるためには、第２のローラ２Ｂ及び第３のローラ２Ｃを押し当てる角度θ１、θ２を、５０度以上９０度以下とすることが好適である。
【0038】
従って、フィラーＦの内部における層の均一性及びフィラーＦの下面における平坦度のいずれを重視するかによって、第１の軸ＡＸ１に対する第２の軸ＡＸ２及び第３の軸ＡＸ３の傾斜角度の好適な範囲が変わることになる。
【0039】
第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの具体的な形状及びサイズは、フィラーＦのサイズに応じて決定することができる。例えば、第２のローラ２Ｂ及び第３のローラ２Ｃの端部における半径は、それぞれフィラーＦのＲ面取り部分における半径とすればよい。また、第１のローラ２Ａの長さは、少なくともフィラーＦの下面をカバーできる長さとされる。
【0040】
第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの直径については任意の長さにすることができる。但し、第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの直径を長くする程、各ローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの１回転当たりの素材の送り量を長くできるため、素材の送り速度を増加させることができる。
【0041】
第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、フィラーＦの素材となるプリプレグＰの積層体に対して離型性を有することが望ましい。実際に、プリプレグＰに対する非粘着性と耐久性を付与するためのセラミックコーティングを施したアルミニウム、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）や四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂をコーティングしたアルミニウム、ポリウレタン、ＰＴＦＥ及びナイロン６，６（分子構造が｛ＣＯ－（ＣＨ２）４－ＣＯ－ＮＨ－（ＣＨ２）６－ＮＨ｝ｎで表されるポリアミド）を素材として離型性の確認を行った。その結果、非粘着性と耐久性を付与するためのセラミックコーティングを施したアルミニウムが、耐久性と離型性の双方について良好であることが確認された。
【0042】
従って、プリプレグＰとの離型性及び耐久性の確保の観点からは、セラミックコーティングを施した金属がローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの素材として好適である。このため、３つのローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの少なくとも１つを、非粘着性と耐久性を有するセラミックコーティングを施した金属で構成することが望ましい。
【0043】
回転機構３は、第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃを回転させるための装置である。従って、回転機構３は、第１のローラ２Ａの第１の回転シャフト４Ａを受けるための第１の軸受５Ａ、第２のローラ２Ｂの第２の回転シャフト４Ｂを受けるための第２の軸受５Ｂ及び第３のローラ２Ｃの第３の回転シャフト４Ｃを受けるための第３の軸受５Ｃをスタンド６に設けて構成することができる。
【0044】
第１の軸受５Ａは、円筒状又は円柱状の第１のローラ２Ａから両側に突出した第１の回転シャフト４Ａを、第１のローラ２Ａの両側の２箇所で受ける構造を有している。第２の軸受５Ｂ及び第３の軸受５Ｃは、それぞれ円盤状の第２のローラ２Ｂ及び第３のローラ２Ｃの第２の回転シャフト４Ｂ及び第３の回転シャフト４Ｃを所定の傾斜角度で受ける構造を有している。
【0045】
第１の軸受５Ａ、第２の軸受５Ｂ及び第３の軸受５Ｃには、密閉タイプのアンギュラボールベアリングを用いることが望ましい。すなわち、３つのローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、それぞれ密閉タイプのアンギュラボールベアリングを軸受として回転するように構成されることが望ましい。アンギュラボールベアリングは、ラジアル方向とアキシャル方向の荷重に耐えることが可能なベアリングである。このため、アンギュラボールベアリングを用いれば、ローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃから斜めに負荷される荷重に耐えることができる。また、アンギュラボールベアリングを密閉タイプとすることによって潤滑油の漏れを防止することができる。
【0046】
尚、潤滑油の使用を回避できる観点から無給油ブッシュを軸受として使用して賦形試験を行った結果、ローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの荷重によって軸受が固着してしまうことが判明した。また、ラジアル方向の荷重を受けるラジアルボールベアリングを使用した場合には斜めに負荷される荷重を十分に受けることができないことが判明した。従って、潤滑油の漏れを防止し、かつ斜めにかかる荷重に耐えることが可能な密閉タイプのアンギュラベアリングが第１の軸受５Ａ、第２の軸受５Ｂ及び第３の軸受５Ｃに適していると考えられる。
【0047】
更に、回転機構３には、第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの各回転シャフト４Ａ、４Ｂ、４Ｃにそれぞれ回転動力を与えるためのモータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃが設けられる。このため、第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃは作業者の手作業に依らず自動的に回転し、素材である丸棒状のプリプレグＰの積層体は、第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃとの間における摩擦力によって送り出される。
【0048】
モータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃの出力軸は、第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの各回転シャフト４Ａ、４Ｂ、４Ｃと同軸上となるように設けても良いし、同軸上とならないように設けてもよい。ローラ２の回転シャフト４とモータ７の出力軸が同軸上とならないように、ローラ２及びモータ７が配置される場合には、モータ７の出力軸から出力される回転動力を、ローラ２の回転シャフト４に伝達するための動力伝達機構が設けられる。
【0049】
図１に示す例では、円筒状又は円柱状の第１のローラ２Ａの回転シャフト４Ａに第１のモータ７Ａの出力軸が直接連結されている。すなわち、第１のローラ２Ａの回転シャフト４Ａと、第１のモータ７Ａの出力軸が同一直線上となるように配置されている。このため、第１のモータ７Ａの出力軸から第１のローラ２Ａの回転シャフト４Ａに直接動力を伝達することによって、第１のローラ２Ａを自動的に回転させることができる。
【0050】
一方、円盤状の第２のローラ２Ｂの回転シャフト４Ｂに回転動力を与えるための第２のモータ７Ｂ及び円盤状の第３のローラ２Ｃの回転シャフト４Ｃに回転動力を与えるための第３のモータ７Ｃは、それぞれ出力軸が第２のローラ２Ｂの回転シャフト４Ｂ及び第３のローラ２Ｃの回転シャフト４Ｃと平行ではあるが、同一直線上とはならない位置に配置されている。
【0051】
【0052】
図６に示すように第２のモータ７Ｂの出力軸１０と、第２のローラ２Ｂの回転シャフト４Ｂが同一直線上にない場合には、第２のモータ７Ｂの回転動力を第２のローラ２Ｂの回転シャフト４Ｂに伝達するための動力伝達機構１１を、プーリ１１Ａ、１１Ｂと、動力伝達ベルト１１Ｃによって構成することができる。
【0053】
具体的には、第２のモータ７Ｂの出力軸１０に第１のプーリ１１Ａを設ける一方、第２のローラ２Ｂの回転シャフト４Ｂに第２のプーリ１１Ｂを設けることができる。そして、第２のモータ７Ｂの出力軸１０に設けられた第１のプーリ１１Ａと、第２のローラ２Ｂの回転シャフト４Ｂに設けられた第２のプーリ１１Ｂとを動力伝達ベルト１１Ｃで連結することによって、第２のモータ７Ｂの回転動力を、第２のローラ２Ｂの回転シャフト４Ｂに伝達することができる。
【0054】
もちろん、プーリ１１Ａ、１１Ｂと、動力伝達ベルト１１Ｃに限らず、ギアやチェーンに噛み合うスプロケット等の所望の構成要素で動力伝達機構１１を構成することができる。また、第３のモータ７Ｃの回転動力を第３のローラ２Ｃの回転シャフト４Ｃに伝達するための動力伝達機構についても、第２のモータ７Ｂの回転動力を第２のローラ２Ｂの回転シャフト４Ｂに伝達するための動力伝達機構１１と同様に構成することができる。
【0055】
第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの各回転シャフト４Ａ、４Ｂ、４Ｃには、それぞれ第１、第２及び第３のモータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから回転動力が伝達される。従って、第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃは、第１、第２及び第３のモータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃの回転動力によって回転する。
【0056】
但し、フィラーＦの平面を賦形するための第１のローラ２Ａの回転速度（回転数）と、フィラーＦの曲面を賦形するための第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの回転速度が、異なる回転速度となるように第１、第２及び第３のモータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃが制御される。つまり、第１のローラ２Ａと、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃとの間に意図的に差動が与えられる。この場合、第１のモータ７Ａは、第１のローラ２Ａの回転シャフト４Ａを第１の回転速度で回転させるように制御される一方、第２及び第３のモータ７Ｂ、７Ｃは、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの回転シャフト４Ｂ、４Ｃを、それぞれ第１の回転速度と異なる第２の回転速度で回転させるように制御されることになる。
【0057】
このため、図１に例示されるように、必要に応じて第１、第２及び第３のモータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃを統合的に制御するための制御装置２０を設けるようにしてもよい。制御装置２０は、第１、第２及び第３のモータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃに、それぞれ出力軸の回転速度の制御値を出力することによって、第１、第２及び第３のモータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃの回転速度を制御する装置である。制御装置２０は、入力装置２０Ａ、記憶装置２０Ｂ及び演算装置２０Ｃを備えたコンピュータ等の電子回路やＡ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌ）変換器２０Ｄ等の回路類で構成することができる。
【0058】
もちろん、制御装置２０を設けずに、作業者が第１、第２及び第３のモータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃの出力を調節するようにしてもよい。第１、第２及び第３のモータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃの出力軸の回転速度は、作業者又は制御装置２０によって調節されるため、第１、第２及び第３のモータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃには、出力可変式のモータが用いられる。
【0059】
次に、第１のローラ２Ａの第１の回転速度と、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの第２の回転速度の決定方法について説明する。
【0060】
【0061】
図７に示すように、フィラーＦの平面を賦形するための第１のローラ２Ａの構造は、単純な円筒構造又は円柱構造である。従って、第１のローラ２Ａの半径ｒ１は一定である。このため、図８に示すように、第１のローラ２Ａを一定の角速度で回転させてフィラーＦの平面を賦形している時、第１のローラ２Ａの外表面の速度ｖ１は、第１の軸ＡＸ１方向における位置に依らず一定である。つまり、第１のローラ２Ａは、プリプレグＰの積層体及びフィラーＦに一定の速度ｖ１で接触する。
【0062】
一方、フィラーＦのＲ面取りを賦形するための第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの構造は円盤状であり、外周の形状はＲ面取りに対応する曲面となっている。具体的には、図７に示すように、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの縦断面の形状は、フィラーＦのＲ面取りに対応する円弧の一部となっている。
【0063】
このため、第２のローラ２Ｂの半径ｒ２は、第２の軸ＡＸ２方向における位置に依存して変化する。従って、図８に示すように第２のローラ２Ｂの外表面の速度ｖ２は、一定ではない。具体的には、第２のローラ２Ｂの外表面の速度ｖ２は、第２のローラ２Ｂの半径ｒ２に比例する速度となるため、第２のローラ２Ｂの半径ｒ２が最大値ｒ２＿ｍａｘとなる位置において外表面の速度ｖ２は最大値ｖ２＿ｍａｘとなり、最小値ｒ２＿ｍｉｎとなる位置において外表面の速度ｖ２は最小値ｖ２＿ｍｉｎとなる。このため、第２のローラ２Ｂは、フィラーＦに分布を有する速度ｖ２で接触することになる。これは、第３のローラ２Ｃについても同様である。
【0064】
このように第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２ＣがフィラーＦに接触する表面の速度が一定でないことに加え、プリプレグＰの積層体の変形量が第１のローラ２Ａと、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃとの間で異なること、並びに、第１のローラ２ＡとプリプレグＰの積層体と間における滑り量が第２及び第３のローラ２Ｂ、２ＣとプリプレグＰの積層体との間における滑り量とは異なること等に起因して、賦形後のフィラーＦに皺が発生する場合がある。
【0065】
実際に、第１のローラ２Ａの半径ｒ１と、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの各半径ｒ２の最大値ｒ２＿ｍａｘを同一にし、同一の回転速度で第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃを回転させてフィラーＦの賦形を行った結果、フィラーＦ全体に亘って皺が発生するのみならず、第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃを通過したフィラーＦが一旦上方に反り返った後、自重で垂れ下がる場合があることが確認された。
【0066】
フィラーＦが上方に反り返る原因としては、第２及び第３のローラ２Ｂ、２ＣがフィラーＦに接触する速度ｖ２が、フィラーＦの２つの曲面間の境界として形成される頂点において最小値ｖ２＿ｍｉｎになるためであると考えられる。また、皺についても、フィラーＦに接触する第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの速度ｖ２が遅い部分において、表面付近のプリプレグＰが後方に引きずられた結果生じたものであると考えることができる。
【0067】
但し、皺の尺度となる表面のプリプレグＰのずれ量の分布は、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの半径ｒ２の分布及び速度ｖ２の分布とは比例しない関係となった。従って、プリプレグＰの層間におけるずれに対する抵抗や、フィラーＦと第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃとの間における不均一な滑りも皺の原因になっていると推考される。
【0068】
そこで、フィラーＦに接触する第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの速度ｖ２が一定でないこと、フィラーＦと第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃとの間に滑りが生じること、プリプレグＰの積層体の変形量が第１のローラ２Ａと、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃとの間で異なること等の皺や変形の発生要因が低減されるように、第１のローラ２Ａの第１の回転速度と、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの第２の回転速度との間に差を設定することができる。
【0069】
第１のローラ２Ａの第１の回転速度と、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの第２の回転速度との間における適切な回転速度差は、フィラーＦの賦形試験によって決定することができる。皺の発生を抑制するためには、フィラーＦに接触する第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの部分の速度ｖ２の平均が、フィラーＦに接触する第１のローラ２Ａの外表面の速度ｖ１と比べて極端に遅くなったり、逆に極端に速くならないようにすることが重要である。従って、第１のローラ２Ａの半径ｒ１と、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの各半径ｒ２の最大値ｒ２＿ｍａｘが同一である場合には、特殊な条件が無い限り、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの第２の回転速度は、第１のローラ２Ａの第１の回転速度よりも大きな値に決定されることになる。
【0070】
第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの外周における速度ｖ２の分布は、第１のローラ２Ａの第１の軸ＡＸ１と、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの第２及び第３の軸ＡＸ２、ＡＸ３とのなす角度によって変化する。また、第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃと、賦形前後におけるプリプレグＰの積層体との間における滑り量は、プリプレグＰの材質、プリプレグＰの積層体に圧力を負荷する時の温度及びプリプレグＰの積層体に圧力を負荷する時の湿度等の賦形条件によって変化すると考えられる。
【0071】
また、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃを、Ｒ面取りに対応するフィラーＦの曲面を賦形するための縦断面の端部における半径が異なるローラと交換すれば、太さが異なるフィラーＦを賦形することが可能となる。その場合、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの縦断面の端部における半径によっても、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの外周における速度ｖ２の分布が変化する。
【0072】
従って、第１のローラ２Ａと、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃとの間において、回転速度を変化させるための条件を、賦形条件ごとに予め試験によって求めておくことができる。例えば、プリプレグＰの材質、プリプレグＰの積層体に圧力を負荷する時の温度、プリプレグＰの積層体に圧力を負荷する時の湿度、第１のローラ２Ａの第１の軸ＡＸ１と、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの第２及び第３の軸ＡＸ２、ＡＸ３とのなす角度、円盤状の第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの縦断面の端部における半径等の賦形条件を変えて試験を行い、第１のローラ２Ａの第１の回転速度と、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの第２の回転速度との間における適切な回転速度差を賦形条件ごとに取得することができる。
【0073】
そうすると、実際の賦形条件に応じて、第１のローラ２Ａの第１の回転速度と、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの第２の回転速度との間における適切な回転速度差を決定することが可能となる。具体例として、プリプレグＰの材質、プリプレグＰの積層体に圧力を負荷する時の温度、プリプレグＰの積層体に圧力を負荷する時の湿度、第１のローラ２Ａの第１の軸ＡＸ１と、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの第２及び第３の軸ＡＸ２、ＡＸ３とのなす角度並びに円盤状の第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの縦断面の端部における半径の少なくとも１つに応じて、第１の回転速度と第２の回転速度との間における適切な回転速度差を決定することができる。
【0074】
賦形条件ごとの第１の回転速度と第２の回転速度との間における適切な回転速度差は、記憶装置２０Ｂに保存することができる。実用的な例として、第１の回転速度と第２の回転速度との間における適切な回転速度差と、賦形条件との関係を示すテーブルを、記憶装置２０Ｂに保存しておくことができる。
【0075】
そうすると、入力装置２０Ａから賦形条件を特定するための情報を演算装置２０Ｃに入力すれば、演算装置２０Ｃが記憶装置２０Ｂを参照して、プリセットされた第１の回転速度と第２の回転速度との間における適切な回転速度差を取得できるようにすることができる。そして、記憶装置２０Ｂを参照して取得された回転速度差で第１のローラ２Ａと、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃが回転するように、演算装置２０Ｃにおいて第１、第２及び第３のモータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃの回転速度の制御値を設定し、設定した回転速度の制御値を表す制御信号を演算装置２０ＣからＡ／Ｄ変換器２０Ｄ等の回路を介して第１、第２及び第３のモータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃにそれぞれ出力することができる。つまり、第１の回転速度と第２の回転速度との間における適切な回転速度差のプリセット値に基づいて、制御装置２０により、第１、第２及び第３のモータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ並びに第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃを自動制御することができる。
【0076】
以上のような複合材賦形装置１及び複合材賦形方法は、プリプレグＰの積層体を挟み込む賦形用の第１のローラ２Ａと、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃとの間において回転速度差を付与できるようにしたものである。
【0077】
（効果）
このため、複合材賦形装置１及び複合材賦形方法によれば、賦形後におけるプリプレグＰの積層体であるフィラーＦに発生し得る皺や反りを防止又は低減することができる。その結果、フィラーＦの品質を向上させることができる。尚、実際に第１のローラ２Ａと、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃとの間において適切な回転速度差を与えることによって、皺や反りの発生が抑制されたフィラーＦを製作できることが確認された。
このため、複合材賦形装置１及び複合材賦形方法によれば、賦形後におけるプリプレグＰの積層体であるフィラーＦに発生し得る皺や反りを防止又は低減することができる。その結果、フィラーＦの品質を向上させることができる。尚、実際に第１のローラ２Ａと、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃとの間において適切な回転速度差を与えることによって、皺や反りの発生が抑制されたフィラーＦを製作できることが確認された。
【0078】
（第２の実施形態）
図９は本発明の第２の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図である。
図９は本発明の第２の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図である。
【0079】
図９に示された第２の実施形態における複合材賦形装置１Ａでは、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃを回転させるための第２及び第３のモータ７Ｂ、７Ｃが設けられていない点が第１の実施形態における複合材賦形装置１と相違する。第２の実施形態における複合材賦形装置１Ａの他の構成及び作用については第１の実施形態における複合材賦形装置１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。
【0080】
複合材賦形装置１Ａでは、第１のローラ２Ａの回転シャフト４Ａを回転させる第１のモータ７Ａが備えられる。一方、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃには、回転シャフト４Ｂ、４Ｃに回転動力を伝達させるモータ７が備えられない。従って、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃは、モータ７から回転シャフト４Ｂ、４Ｃへの回転動力の伝達に依らず、プリプレグＰとの間における摩擦力によって回転するように構成されている。
【0081】
つまり、第２の実施形態における複合材賦形装置１Ａは、プリプレグＰと接触する表面の速度ｖ１が一定である円柱状又は円筒状の第１のローラ２Ａについては、第１のモータ７Ａによって回転させる一方、プリプレグＰと接触する表面の速度ｖ２が一定ではない円盤状の第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃについては、プリプレグＰとの間における摩擦力によって回転させるようにしたものである。
【0082】
このため、第２の実施形態における複合材賦形装置１Ａにおいても、第１のローラ２Ａと、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃとの間に回転速度差を付与することができる。特に第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃを、プリプレグＰとの間における摩擦力に逆らうことなく回転させることができる。このため、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃと、プリプレグＰとの間における滑り量を低減することができる。その結果、フィラーＦに発生し得る皺や反りを防止又は低減させ、フィラーＦの品質を向上させることができる。
【0083】
しかも、モータ７が単一の第１のモータ７Ａのみであることから複合材賦形装置１Ａの構成を簡易にし、消費電力の低減を図ることもできる。
【0084】
尚、第１の実施形態において説明した通り、第１のローラ２Ａと、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃとの間における適切な回転速度差は、賦形条件に応じて変化する。従って、第１の実施形態のように第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの回転シャフト４Ｂ、４Ｃに第２及び第３のモータ７Ｂ、７Ｃで回転動力をそれぞれ与えることによって第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃを回転させるのか、或いは、第２の実施形態のように第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの回転シャフト４Ｂ、４Ｃにモータ７の回転動力を伝達せずにプリプレグＰとの間における摩擦力によって第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃを回転させるのかを、賦形条件に応じて決定することができる。
【0085】
つまり、第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの各回転速度のみならず、第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの回転シャフト４Ａ、４Ｂ、４Ｃに伝達される回転動力の有無についても、プリプレグＰの材質、プリプレグＰの積層体に圧力を負荷する時の温度、プリプレグＰの積層体に圧力を負荷する時の湿度、第１のローラ２Ａの第１の軸ＡＸ１と、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの第２及び第３の軸ＡＸ２、ＡＸ３とのなす角度並びに円盤状の第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃの縦断面の端部における半径の少なくとも１つに応じて決定することができる。
【0086】
尚、第１の実施形態における複合材賦形装置１でも、第２及び第３のモータ７Ｂ、７Ｃの電源をＯＦＦに切換えることによって、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃを、プリプレグＰとの間における摩擦力のみによって回転させることができる。従って、第１の実施形態における複合材賦形装置１を用いれば、第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃを、第２及び第３のモータ７Ｂ、７Ｃで回転させるのか、或いはプリプレグＰとの間における摩擦力によって回転させるのかを、賦形条件に応じて切換えることができる。
【0087】
（第３の実施形態）
図１０は本発明の第３の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図である。
図１０は本発明の第３の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図である。
【0088】
図１０に示された第３の実施形態における複合材賦形装置１Ｂでは、それぞれ第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃで構成される２組のローラユニット３０Ａ、３０Ｂを備えた点が第１の実施形態における複合材賦形装置１と相違する。第３の実施形態における複合材賦形装置１Ｂの他の構成及び作用については第１の実施形態における複合材賦形装置１と実質的に異ならないためローラ２とモータ７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。
【0089】
第３の実施形態における複合材賦形装置１Ｂでは、プリプレグＰの積層体及びフィラーＦの送り方向における異なる位置に、第１のローラユニット３０Ａと、第２のローラユニット３０Ｂが配置される。
【0090】
第１のローラユニット３０Ａは、棒状のプリプレグＰの積層体を前方で挟み込む位置に配置された複数のサブローラとしての第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿１、２Ｂ＿１、２Ｃ＿１で構成される。より具体的には、第１のローラユニット３０Ａは、第１の軸ＡＸ１を中心に回転する円柱状又は円筒状の第１のローラ２Ａ＿１と、第１の軸ＡＸ１に対してそれぞれ傾斜し、かつ第１の軸ＡＸ１に垂直な面に関して互いに対称となる第２及び第３の軸ＡＸ２、ＡＸ３を中心にそれぞれ回転する円盤状の２つの第２及び第３のローラ２Ｂ＿１、２Ｃ＿１とによって構成される。第１のローラユニット３０Ａを構成する第１の複数のサブローラとしての第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿１、２Ｂ＿１、２Ｃ＿１は、フィラーＦの横断面形状に対応する空隙が第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿１、２Ｂ＿１、２Ｃ＿１の間に形成されるように配置される。
【0091】
従って、第１のローラユニット３０Ａを構成する第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿１、２Ｂ＿１、２Ｃ＿１を回転させると、プリプレグＰの積層体に送りを付与しながら、送り出し方向における前方の第１の位置でフィラーＦの賦形を行うことができる。
【0092】
他方、第２のローラユニット３０Ｂは、棒状のプリプレグＰの積層体を後方で挟み込む位置に配置された複数のサブローラとしての第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿２、２Ｂ＿２、２Ｃ＿２で構成される。より具体的には、第２のローラユニット３０Ｂも、第２の複数のサブローラとしての、第１の軸ＡＸ１を中心に回転する円柱状又は円筒状の第１のローラ２Ａ＿２と、第１の軸ＡＸ１に対してそれぞれ傾斜し、かつ第１の軸ＡＸ１に垂直な面に関して互いに対称となる第２及び第３の軸ＡＸ２、ＡＸ３を中心にそれぞれ回転する円盤状の２つの第２及び第３のローラ２Ｂ＿２、２Ｃ＿２とによって構成される。第２のローラユニット３０Ｂを構成する第２の複数のサブローラとしての第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿２、２Ｂ＿２、２Ｃ＿２は、フィラーＦの横断面形状に対応する空隙が第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿２、２Ｂ＿２、２Ｃ＿２の間に形成されるように配置される。
【0093】
従って、第２のローラユニット３０Ｂを構成する第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿２、２Ｂ＿２、２Ｃ＿２を回転させると、プリプレグＰの積層体に送りを付与しながら、送り出し方向において第１の位置と異なる後方の第２の位置でフィラーＦの賦形を行うことができる。
【0094】
第１のローラユニット３０Ａを構成する第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿１、２Ｂ＿１、２Ｃ＿１は、それぞれ第１、第２及び第３のモータ７Ａ＿１、７Ｂ、７Ｃから伝達される回転動力によって回転する。すなわち、第１、第２及び第３のモータ７Ａ＿１、７Ｂ、７Ｃは、第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿１、２Ｂ＿１、２Ｃ＿１の各回転シャフト４Ａ＿１、４Ｂ＿１、４Ｃ＿１にそれぞれ回転動力を伝達して回転させる。
【0095】
但し、第１のローラ２Ａ＿１と、第２及び第３のローラ２Ｂ＿１、２Ｃ＿１との間には、回転速度差が付与される。具体的には、第１のモータ７Ａ＿１は、第１のローラ２Ａ＿１の回転シャフト４Ａ＿１を第１の回転速度ｖ＿ｍで回転させるように構成される。一方、第２及び第３のモータ７Ｂ、７Ｃは、第２及び第３のローラ２Ｂ＿１、２Ｃ＿１の回転シャフト４Ｂ＿１、４Ｃ＿１をそれぞれ第１の回転速度ｖ＿ｍよりも速い第２の回転速度ｖ＿ｈで回転させるように構成される。
【0096】
従って、第１のローラユニット３０Ａは、第１の実施形態における複合材賦形装置１と同様な構成及び機能を有する。このため、第１のローラユニット３０Ａによって賦形されるフィラーＦに皺や反りが生じることを抑制することができる。
【0097】
他方、第２のローラユニット３０Ｂを構成する第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿２、２Ｂ＿２、２Ｃ＿２のうち、第２及び第３のローラ２Ｂ＿２、２Ｃ＿２は、モータ７から回転シャフト４Ｂ＿２、４Ｃ＿２への回転動力の伝達に依らず、プリプレグＰとの間における摩擦力によって回転するように構成される。従って、第１のローラ２Ａ＿２には、第１のローラ２Ａ＿２の回転シャフト４Ａ＿２に回転動力を伝達して回転させるモータ７Ａ＿２が連結される。これに対して、第２及び第３のローラ２Ｂ＿２、２Ｃ＿２の各回転シャフト４Ｂ＿２、４Ｃ＿２にはモータ７が連結されない。
【0098】
従って、第２のローラユニット３０Ｂは、第２の実施形態における複合材賦形装置１Ａと同様な構成及び機能を有する。このため、第２のローラユニット３０Ｂによって賦形されるフィラーＦにも皺や反りが生じることを抑制することができる。
【0099】
更に、第１のローラユニット３０Ａと、第２のローラユニット３０Ｂとの間においても回転速度差を付与することができる。すなわち、第１のローラユニット３０Ａを構成する第１のローラ２Ａ＿１の回転シャフト４Ａ＿１を、第１のモータ７Ａ＿１の回転駆動によって第１の回転速度ｖ＿ｍで回転させる一方、第２のローラユニット３０Ｂを構成する第１のローラ２Ａ＿２の回転シャフト４Ａ＿２を、モータ７Ａ＿２の回転駆動によって第１の回転速度ｖ＿ｍよりも遅い第３の回転速度ｖ＿ｌで回転させることができる。つまり、プリプレグＰの積層体の入口側に配置される第２のローラユニット３０Ｂの回転速度よりも、プリプレグＰの積層体の出口側に配置される第１のローラユニット３０Ａの回転速度の方が大きくなるように、第１のローラユニット３０Ａ及び第２のローラユニット３０Ｂを制御することができる。
【0100】
そうすると、第１のローラユニット３０Ａと、第２のローラユニット３０Ｂとの間において、フィラーＦに引張力を付与することができる。このため、第１のローラユニット３０Ａと、第２のローラユニット３０Ｂとの間においてフィラーＦが弛むことを防止することができる。その結果、フィラーＦの変形を抑止し、より直線的に賦形されたフィラーＦを製作することが可能となる。
【0101】
尚、第１のローラユニット３０Ａと、第２のローラユニット３０Ｂとの間において、フィラーＦに引張力を付与することができれば、第２のローラユニット３０Ｂを構成する第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿２、２Ｂ＿２、２Ｃ＿２の全てにモータ７からの回転動力を付与するようにすることもできる。但し、図１０に示すように、第２のローラユニット３０Ｂを構成する第２及び第３のローラ２Ｂ＿２、２Ｃ＿２をモータ７で回転させない構成とすれば、複合材賦形装置１Ｂの構成を簡易にしつつ、第１のローラユニット３０Ａと、第２のローラユニット３０Ｂとの間において、フィラーＦに引張力を付与することができる。
【0102】
つまり、送り出し側に配置される第１のローラユニット３０Ａに十分な動力を付与すれば、フィラーＦの送り出しと、引張力の付与が可能となる場合が多い。従って、図１０に示す構成例は、構成の簡易化及びモータ７の数が減ることによる消費電力の低減と、賦形後におけるフィラーＦの直線性の維持による品質向上の観点から好適な構成例の１つである。
【0103】
図１０に示すように２組のローラユニット３０Ａ、３０Ｂを配置する場合においても、各ローラ２間における回転速度差及び回転動力の有無を、賦形条件に応じて決定することができる。すなわち、例えば、プリプレグＰの材質、プリプレグＰの積層体に圧力を負荷する時の温度、プリプレグＰの積層体に圧力を負荷する時の湿度、円盤状の第２及び第３のローラ２Ｂ＿１、２Ｃ＿１、２Ｂ＿２、２Ｃ＿２の傾斜角度並びに円盤状の第２及び第３のローラ２Ｂ＿１、２Ｃ＿１、２Ｂ＿２、２Ｃ＿２の縦断面の端部における半径の少なくとも１つに応じて、各ローラ２間における回転速度差及び回転動力の有無を決定することができる。
【0104】
【0105】
２組のローラユニット３０Ａ、３０ＢでフィラーＦを賦形する場合には、円盤状の第２及び第３のローラ２Ｂ＿１、２Ｃ＿１、２Ｂ＿２、２Ｃ＿２の傾斜角度を、ローラユニット３０Ａ、３０Ｂ間において変えることもできる。具体例として、図１１に示すように第１のローラユニット３０Ａにおいては、円盤状の第２及び第３のローラ２Ｂ＿１、２Ｃ＿１を、円柱状又は円筒状の第１のローラ２Ａ＿１に押し当てる角度θ１、θ２を、６０度に設定することができる。他方、図１２に示すように、第２のローラユニット３０Ｂにおいては、円盤状の第２及び第３のローラ２Ｂ＿２、２Ｃ＿２を、円柱状又は円筒状の第１のローラ２Ａ＿２に押し当てる角度θ１、θ２を、３６．８７度に設定することができる。
【0106】
第１の実施形態において説明したように、円盤状の第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃを第１のローラ２Ａに押し当てる角度θ１、θ２を３６．８７度に設定すると、プリプレグＰの積層体に均一に圧縮力を負荷することができる。一方、円盤状のローラ２Ｂ、２Ｃを第１のローラ２Ａに押し当てる角度θ１、θ２を６０度に設定すると、フィラーＦの下面における平坦度を向上させることができる。
【0107】
従って、丸棒状のプリプレグＰの積層体に圧力を負荷する第２のローラユニット３０Ｂでは、プリプレグＰの積層体に均一に圧縮力を負荷することができる。その結果、フィラーＦの内部における品質を向上させることができる。他方、第２のローラユニット３０Ｂで一旦賦形されたフィラーＦを更に第１のローラユニット３０Ａで賦形することによって、フィラーＦの下面における平坦度を向上させることができる。
【0108】
以上の第３の実施形態における複合材賦形装置１Ｂは、回転速度を調整することが可能な２組のローラユニット３０Ａ、３０Ｂを配置し、プリプレグＰの積層体を挟み込むローラ２間のみならず、異なる位置においてプリプレグＰの積層体を挟み込むローラユニット３０Ａ、３０Ｂ間においても回転速度差を付与するようにしたものである。このため、第３の実施形態における複合材賦形装置１Ｂによれば、第１の実施形態における複合材賦形装置１によって得られる効果と同様な効果に加え、プリプレグＰの積層体に張力を発生させることによって、賦形後におけるフィラーＦの直線性を一層向上させることができるという効果を得ることができる。
【0109】
また、円盤状の第２及び第３のローラ２Ｂ、２Ｃを第１のローラ２Ａに押し当てる角度を、ローラユニット３０Ａ、３０Ｂ間において異なる適切な角度に決定することによって、賦形後におけるフィラーＦの品質を一層向上させることができる。具体的には、フィラーＦの内部における均一性と、フィラーＦの下面における平坦度の双方を向上させることができる。
【0110】
（第４の実施形態）
図１３は本発明の第４の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図である。
図１３は本発明の第４の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図である。
【0111】
図１３に示された第４の実施形態における複合材賦形装置１Ｃでは、第１のローラユニット３０Ａを構成する第１のローラ２Ａ＿１と、第２のローラユニット３０Ｂを構成する第１のローラ２Ａ＿２との間に回転速度差を付与しつつ共通の第１のモータ７Ａで回転させるようにした点が第３の実施形態における複合材賦形装置１Ｂと相違する。第４の実施形態における複合材賦形装置１Ｃの他の構成及び作用については第３の実施形態における複合材賦形装置１Ｂと実質的に異ならないためローラ２とモータ７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。
【0112】
図１３に示すように共通の第１のモータ７Ａの回転動力を、第１のローラユニット３０Ａを構成する第１のローラ２Ａ＿１及び第２のローラユニット３０Ｂを構成する第１のローラ２Ａ＿２の双方に伝達するようにすることもできる。
【0113】
具体例として、第１のローラユニット３０Ａを構成する第１のローラ２Ａ＿１の回転シャフト４Ａ＿１の一端に、第１のモータ７Ａを出力軸が同軸上となるように連結することができる。一方、第１のローラユニット３０Ａを構成する第１のローラ２Ａ＿１の回転シャフト４Ａ＿１の他端に第３のプーリ４０Ａを固定することができる。他方、第２のローラユニット３０Ｂを構成する第１のローラ２Ａ＿２の回転シャフト４Ａ＿２の、第３のプーリ４０Ａが設けられた側と同じ側における一端にも、第４のプーリ４０Ｂを固定することができる。
【0114】
そして、第１のローラユニット３０Ａを構成する第１のローラ２Ａ＿１の回転シャフト４Ａ＿１に固定された第３のプーリ４０Ａと、第２のローラユニット３０Ｂを構成する第１のローラ２Ａ＿２の回転シャフト４Ａ＿２に固定された第４のプーリ４０Ｂとを、動力伝達ベルト４０Ｃで連結することができる。尚、図１３に示す例では、動力伝達ベルト４０Ｃの張力を維持するために動力伝達ベルト４０Ｃの外側から押付力を付与する第５のプーリ４０Ｄが配置されている。
【0115】
このように、第３のプーリ４０Ａ、第４のプーリ４０Ｂ、動力伝達ベルト４０Ｃ及び第５のプーリ４０Ｄによって、第１のローラユニット３０Ａを構成する第１のローラ２Ａ＿１の回転シャフト４Ａ＿１及び第２のローラユニット３０Ｂを構成する第１のローラ２Ａ＿２の回転シャフト４Ａ＿２の双方に第１のモータ７Ａの回転動力を伝達する動力伝達機構４０を構成することができる。
【0116】
更に、第１のローラユニット３０Ａ側の第１のローラ２Ａ＿１に固定される第３のプーリ４０Ａの直径と、第２のローラユニット３０Ｂ側の第１のローラ２Ａ＿２に固定される第４のプーリ４０Ｂの直径を、異なる大きさにすることができる。これにより、共通の第１のモータ７Ａを用いて、第１のローラユニット３０Ａ側の第１のローラ２Ａ＿１と、第２のローラユニット３０Ｂ側の第１のローラ２Ａ＿２を、異なる回転速度ｖ＿ｍ、Ｖ＿ｌで回転させることができる。すなわち、第１のローラユニット３０Ａ側の第１のローラ２Ａ＿１と、第２のローラユニット３０Ｂ側の第１のローラ２Ａ＿２との間に、回転速度差を付与することができる。
【0117】
より具体的には、第１のローラユニット３０Ａ側の第１のローラ２Ａ＿１に固定される第３のプーリ４０Ａの直径よりも、第２のローラユニット３０Ｂ側の第１のローラ２Ａ＿２に固定される第４のプーリ４０Ｂの直径を大きくすれば、第２のローラユニット３０Ｂ側の第１のローラ２Ａ＿２の回転速度ｖ＿ｌを、第１のローラユニット３０Ａ側の第１のローラ２Ａ＿１の回転速度ｖ＿ｍよりも、遅くすることができる。
【0118】
これにより、第１のローラユニット３０Ａ側における第１のローラ２Ａ＿１と、第２のローラユニット３０Ｂ側における第１のローラ２Ａ＿２との間においてフィラーＦに張力を発生させた状態で、フィラーＦを送り出すことが可能となる。その結果、賦形後におけるフィラーＦに皺や反りが発生することを防止することができる。
【0119】
２つの第１のローラ２Ａ＿１、２Ａ＿２の回転速度ｖ＿ｍ、ｖ＿ｌ間における比率は、第３のプーリ４０Ａと第４のプーリ４０Ｂとの間における円周の長さの比率となる。このため、第３のプーリ４０Ａと第４のプーリ４０Ｂとの間における適切な直径の差又は比を予め賦形試験によって決定しておくことができる。そうすると、第１のモータ７Ａの回転速度を変化させても、常に回転速度ｖ＿ｍ、ｖ＿ｌ間に一定の比率で相違を付与することができる。
【0120】
もちろん、プーリ４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｄと、動力伝達ベルト４０Ｃに限らず、ギアやチェーンに噛み合うスプロケット等の所望の構成要素で動力伝達機構４０を構成することができる。その場合においても、賦形試験によって適切な回転速度差又は回転速度比が、２つの第１のローラ２Ａ＿１、２Ａ＿２間において生じるように、動力伝達機構４０を構成することが適切である。
【0121】
以上の第４の実施形態における複合材賦形装置１Ｃは、２組のローラユニット３０Ａ、３０Ｂを構成する２つの第１のローラ２Ａ＿１、２Ａ＿２を共通の第１のモータ７Ａで回転させるようにしたものである。このため、第４の実施形態における複合材賦形装置１Ｃによれば、第３の実施形態における複合材賦形装置１Ｂによって得られる効果と同様な効果に加え、モータ７の数を一層削減し、かつモータ７の制御が容易となるという効果を得ることができる。
【0122】
もちろん、第１のローラ２Ａ＿１、２Ａ＿２に限らず、任意の複数のローラ２を共通のモータ７で回転させるように構成することもできる。特に、回転軸が平行である複数のローラ２については、ベルトやプーリ等で動力伝達を行うことによってモータ７の共通化を行うことが容易である。
【0123】
（第５の実施形態）
図１４は本発明の第５の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図である。
図１４は本発明の第５の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図である。
【0124】
図１４に示された第５の実施形態における複合材賦形装置１Ｄでは、第２のローラユニット３０Ｂを構成する第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿２、２Ｂ＿２、２Ｃ＿２の全てに回転動力を伝達するためのモータ７が設けられていない点が第３の実施形態における複合材賦形装置１Ｂと相違する。第５の実施形態における複合材賦形装置１Ｄの他の構成及び作用については第３の実施形態における複合材賦形装置１Ｂと実質的に異ならないためローラ２とモータ７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。
【0125】
図１４に示すように、第２のローラユニット３０Ｂを構成する第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿２、２Ｂ＿２、２Ｃ＿２の全てに回転動力を伝達するためのモータ７を設けずに、プリプレグＰとの間における摩擦力によって回転させるようにしてもよい。すなわち、第１のローラユニット３０Ａには第１、第２及び第３のモータ７Ａ、７Ｂ、７Ｃによって回転動力を与える一方、第２のローラユニット３０Ｂには回転動力を与えず、プリプレグＰとの間における摩擦力によって回転させるようにしてもよい。
【0126】
この場合、第２のローラユニット３０Ｂを構成する第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿２、２Ｂ＿２、２Ｃ＿２の回転に対する摩擦抵抗を調節することによって、第１、第２及び第３のローラ２Ａ＿２、２Ｂ＿２、２Ｃ＿２の回転速度を調整することもできる。
【0127】
このように構成された第５の実施形態における複合材賦形装置１Ｄにおいても、第１のローラユニット３０Ａと、第２のローラユニット３０Ｂとの間において、フィラーＦに引張力を付与することができる。このため、第３の実施形態における複合材賦形装置１Ｂと同様に、第５の実施形態における複合材賦形装置１Ｄにおいても、賦形後におけるフィラーＦの直線性を一層向上させることができる。また、第５の実施形態における複合材賦形装置１Ｄでは、第３の実施形態における複合材賦形装置１Ｂと比べてモータ７の数を削減することができる。
【0128】
（第６の実施形態）
図１５は本発明の第６の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図である。
図１５は本発明の第６の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図である。
【0129】
図１５に示された第６の実施形態における複合材賦形装置１Ｅでは、ローラ径を変えることによってローラ２間に回転速度差を付与するようにした点が第３の実施形態における複合材賦形装置１Ｂと相違する。第６の実施形態における複合材賦形装置１Ｅの他の構成及び作用については第３の実施形態における複合材賦形装置１Ｂと実質的に異ならないためローラ２とモータ７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。
【0130】
第３乃至第５の実施形態では第１のローラユニット３０Ａ側における第１のローラ２Ａ＿１の直径と、第２のローラユニット３０Ｂ側における第１のローラ２Ａ＿２の直径が同一であることを前提に説明したが、図１５に示すように、第１のローラユニット３０Ａ側における第１のローラ２Ａ＿１の直径と、第２のローラユニット３０Ｂ側における第１のローラ２Ａ＿２の直径を異なる大きさとしてもよい。
【0131】
この場合、第１のローラユニット３０Ａ側における第１のローラ２Ａ＿１の回転速度が、第２のローラユニット３０Ｂ側における第１のローラ２Ａ＿２の回転速度と同じであっても、プリプレグＰと接触する第１のローラ２Ａ＿１、２Ａ＿２の表面に速度差を付与することができる。より具体的には、図１５に示すように第１のローラユニット３０Ａ側における第１のローラ２Ａ＿１のローラ径よりも、第２のローラユニット３０Ｂ側における第１のローラ２Ａ＿２のローラ径の方を大きくすれば、２つの第１のローラ２Ａ＿１、２Ａ＿２の回転速度が同一の回転速度ｖ＿ｍであったとしても、プリプレグＰと接触する第２のローラユニット３０Ｂ側における第１のローラ２Ａ＿２の表面における移動速度を、プリプレグＰと接触する第１のローラユニット３０Ａ側における第１のローラ２Ａ＿１の表面における移動速度よりも遅くすることができる。
【0132】
これにより、第１のローラユニット３０Ａ側における第１のローラ２Ａ＿１と、第２のローラユニット３０Ｂ側における第１のローラ２Ａ＿２との間においてフィラーＦに張力を発生させた状態で、フィラーＦを送り出すことが可能となる。その結果、賦形後におけるフィラーＦに皺や反りが発生することを防止することができる。
【0133】
２つの第１のローラ２Ａ＿１、２Ａ＿２の表面における移動速度間における比率は、第１のローラ２Ａ＿１、２Ａ＿２間におけるローラ径の比率となる。このため、第１のローラ２Ａ＿１、２Ａ＿２間における適切なローラ径の差又は比を予め賦形試験によって決定しておくことができる。
【0134】
フィラーＦを挟み込む各第１のローラ２Ａ＿１、２Ａ＿２と、各第２及び第３のローラ２Ｂ＿１、２Ｃ＿１、２Ｂ＿２、２Ｃ＿２との間についても、最大ローラ径の差又は比を予め賦形試験によって適切に決定しておくことができる。
【0135】
このように構成された第６の実施形態における複合材賦形装置１Ｅにおいても、第１のローラユニット３０Ａと、第２のローラユニット３０Ｂとの間において、フィラーＦに引張力を付与することができる。このため、第３の実施形態における複合材賦形装置１Ｂと同様に、第６の実施形態における複合材賦形装置１Ｅにおいても、賦形後におけるフィラーＦの直線性を一層向上させることができる。
【0136】
また、第６の実施形態における複合材賦形装置１Ｅの場合には、必ずしもモータ７の制御を行わなくてもフィラーＦに引張力を付与することによってフィラーＦの品質を向上させることができる。このため、簡易なモータ７及び回路構成で複合材賦形装置１Ｅを構成することもできる。逆に、各ローラ２の最大ローラ径の適切な決定によって、各ローラ２の表面における移動速度のおおまかな好適化を図り、モータ７の制御によって各ローラ２の表面における移動速度の微調整を行うようにすることもできる。
【0137】
（第７の実施形態）
図１６は本発明の第７の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図である。
図１６は本発明の第７の実施形態に係る複合材賦形装置の構成図である。
【0138】
図１６に示された第７の実施形態における複合材賦形装置１Ｆでは、フィラーＦを２つのローラ２Ｄ、２Ｅで賦形するようにした点が第１乃至第６の実施形態における各複合材賦形装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅと相違する。第７の実施形態における複合材賦形装置１Ｆの他の構成及び作用については第１乃至第６の実施形態における各複合材賦形装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅと実質的に異ならないためローラ２Ｄ、２Ｅのみ図示し、同一の構成又は対応する構成については説明を省略する。
【0139】
図１６に示すように、フィラーＦの素材となる棒状のプリプレグＰの積層体を２つの円柱状又は円筒状の第１及び第２のローラ２Ｄ、２Ｅで挟み込むようにし、２つの円柱状又は円筒状のローラ２Ｄ、２Ｅの一方の表面に、フィラーＦの横断面形状に対応する凹みを形成することもできる。図１６に示す例では、フィラーＦの横断面形状に対応する凹みを形成した上側の第１のローラ２Ｄと、凹みがなく直径が一定である下側の第２のローラ２Ｅが、棒状のプリプレグＰの積層体を挟み込む位置にそれぞれ配置されている。
【0140】
そして、第１の実施形態と同様に、第１のローラ２Ｄと、第２のローラ２Ｅとの間に回転速度差を与えたり、第２の実施形態と同様に、第２のローラ２Ｅをモータ７で回転させる一方、第１のローラ２ＤをプリプラグＰ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。また、第３乃至第６の実施形態と同様に、第１のローラ２Ｄと、第２のローラ２Ｅとによって構成されるローラユニットを２組配置することも可能である。更に、プリプレグＰの積層体を挟み込む第１のローラ２Ｄと、第２のローラ２Ｅとの間において最大ローラ径を変えることもできる。
【0141】
このような第７の実施形態における複合材賦形装置１Ｆによれば、第１乃至第６の実施形態における各複合材賦形装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅと比べてローラ２の数が少ないため、複合材賦形装置１Ｆの構成及び制御を簡易にすることができる。
【0142】
（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。
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。
【0143】
例えば、各実施形態における複合材賦形装置１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆが有する特徴を互いに組合わせることができる。逆に、一部の特徴を省略することもできる。すなわち、プリプレグＰの積層体に圧力を負荷する少なくとも１つの第１のローラ、プリプレグＰの積層体に圧力を負荷する少なくとも１つの第２のローラ並びに第１のローラ及び第２のローラの少なくとも一方を回転させるモータを備えた複合材賦形装置を構成することができる。また、複合材賦形装置に備えられる少なくとも１つの第１のローラ及び少なくとも１つの第２のローラの少なくとも一方をモータで回転させ、第１のローラ及び第２のローラでプリプレグＰに送りを与えながら圧力を負荷することによって、賦形後におけるプリプレグＰを製作することができる。そして、第１のローラ及び第２のローラ間において、回転に対する摩擦抵抗、回転速度、ローラ径及び回転動力の有無の少なくとも１つを変えて第１のローラ及び第２のローラを回転させるようにすることができる。これにより、プリプレグＰに発生し得る皺や反りを低減することができる。
【0144】
また、上述した各実施形態では、円盤状のローラの縦断面の形状が円弧である場合について説明したが、縦断面の形状が円弧ではない円盤状のローラを用いるようにしてもよい。具体例として、特願２０１６－３１７９２の願書に添付された特許請求の範囲、明細書及びに図面に記載されているような、縦断面の端部における形状が対数螺旋等の曲率が一定でない曲線である円盤状のローラを用いて複合材賦形装置を構成することもできる。そのような場合には、円盤状のローラの回転軸の傾斜角度を連続的に変化させる角度調整機構を複合材賦形装置に設けることができる。
【0145】
円盤状のローラの回転軸の傾斜角度をフィラーＦの賦形中に変化させる場合には、円盤状のローラの回転速度についても、フィラーＦの賦形中において円盤状のローラの回転軸の傾斜角度に応じて変化させることができる。この場合、横断面の形状が一定でないフィラーＦを高品質に賦形することが可能となる。特に、縦断面の端部における形状が対数螺旋の一部となっている円盤状のローラを用いれば、太さが変化するフィラーＦを高品質に賦形することができる。
【0146】
また、フィラーＦには、横断面の形状が線対称ではないものも存在する。具体例として、フィラーＦの高さ方向に対して垂直でない面にフィラーＦが取付けられる場合には、フィラーＦの横断面の形状が線対称とはならない。横断面の形状が線対称ではないフィラーＦを賦形する場合には、フィラーＦの形状に合わせて第１、第２及び第３のローラ２Ａ、２Ｂ、２Ｃの形状及び配置を決定することができる。具体例として、第１のローラ２Ａの第１の軸ＡＸ１をフィラーＦの形状に合わせて水平方向ではない方向とすることができる他、円盤状の第２のローラ２Ｂ及び第３のローラ２Ｃを押し付ける方向の、第１のローラ２Ａの表面に対する角度θ１、θ２をフィラーＦの形状に合わせて互いに異なる角度に決定したり、円盤状の第２のローラ２Ｂ及び第３のローラ２Ｃの円周部分の半径をフィラーＦの形状に合わせて互いに異なる長さに決定することができる。
【符号の説明】
【0147】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ 複合材賦形装置
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ ローラ
３ 回転機構
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 回転シャフト
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ 軸受
６ スタンド
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ モータ
１０ 出力軸
１１ 動力伝達機構
１１Ａ、１１Ｂ プーリ
１１Ｃ 動力伝達ベルト
２０ 制御装置
２０Ａ 入力装置
２０Ｂ 記憶装置
２０Ｃ 演算装置
２０Ｄ Ａ／Ｄ変換器
３０Ａ 第１のローラユニット
３０Ｂ 第２のローラユニット
４０ 動力伝達機構
４０Ａ 第３のプーリ
４０Ｂ 第４のプーリ
４０Ｃ 動力伝達ベルト
４０Ｄ 第５のプーリ
Ｐ プリプレグ
Ｆ フィラー
ＡＸ１、ＡＸ２、ＡＸ３ 軸
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ ローラ
３ 回転機構
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ 回転シャフト
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ 軸受
６ スタンド
７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ モータ
１０ 出力軸
１１ 動力伝達機構
１１Ａ、１１Ｂ プーリ
１１Ｃ 動力伝達ベルト
２０ 制御装置
２０Ａ 入力装置
２０Ｂ 記憶装置
２０Ｃ 演算装置
２０Ｄ Ａ／Ｄ変換器
３０Ａ 第１のローラユニット
３０Ｂ 第２のローラユニット
４０ 動力伝達機構
４０Ａ 第３のプーリ
４０Ｂ 第４のプーリ
４０Ｃ 動力伝達ベルト
４０Ｄ 第５のプーリ
Ｐ プリプレグ
Ｆ フィラー
ＡＸ１、ＡＸ２、ＡＸ３ 軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】