特許 7595484 テープ配列機構

(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】2024-11-28

(45)【発行日】2024-12-06

(54)【発明の名称】テープ配列機構

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/54 20060101AFI20241129BHJP

   B29C 70/38 20060101ALI20241129BHJP

   B29C 70/16 20060101ALI20241129BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20241129BHJP

【ＦＩ】

B29C70/54

B29C70/38

B29C70/16

B29K105:08

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021029124

(22)【出願日】2021-02-25

(65)【公開番号】P2022130133

(43)【公開日】2022-09-06

【審査請求日】2024-01-29

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、内閣府総合科学技術・イノベーション会議の戦略的イノベーション創造プログラム（ＳＩＰ）「統合型材料開発システムによるマテリアル革命」委託研究（管理法人：ＪＳＴ）、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(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】000215109

【氏名又は名称】津田駒工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】弁理士法人青海国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】平林 大輔

(72)【発明者】

【氏名】西村 勲

【審査官】久慈 純平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０５９１４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０９９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５２７６４８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ７０／５４

Ｂ２９Ｃ ７０／３８

Ｂ２９Ｃ ７０／１６

Ｂ２９Ｋ １０５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂が含浸された繊維で構成される複数のテープ材それぞれが通過する複数のガイドローラと、
前記複数のガイドローラを移動させて、隣り合う前記ガイドローラの、前記テープ材が通過する方向における位置を異ならせることにより、前記隣り合うガイドローラ間の距離を変更する移動部と、
を備えるテープ配列機構。

【請求項2】

前記移動部は、
前記複数のガイドローラのうちの第１グループに分類される、隣り合うガイドローラそれぞれの回転軸が略平行となるように、前記第１グループに分類されるガイドローラを軸支する第１支持部と、
前記複数のガイドローラのうちの前記第１グループとは異なる第２グループに分類される、隣り合うガイドローラそれぞれの回転軸が略平行となるように、前記第２グループに分類されるガイドローラを軸支する第２支持部と、
前記第１支持部の一方の端部と前記第２支持部の他方の端部とを、回転可能に軸支する軸部と、
前記第１支持部の他方の端部と前記第２支持部の一方の端部とが離隔する方向、または、近接する方向に、前記第１支持部および前記第２支持部を回動させる駆動部と、
を備える請求項１に記載のテープ配列機構。

【請求項3】

樹脂が含浸された繊維で構成される複数のテープ材それぞれが通過する複数のガイドローラと、
前記複数のガイドローラを移動させて、隣り合う前記ガイドローラ間の距離を変更する移動部と、
を備え、
前記移動部は、
前記複数のガイドローラのうちの第１グループに分類される、隣り合うガイドローラそれぞれの回転軸が略平行となるように、前記第１グループに分類されるガイドローラを軸支する第１支持部と、
前記複数のガイドローラのうちの前記第１グループとは異なる第２グループに分類される、隣り合うガイドローラそれぞれの回転軸が略平行となるように、前記第２グループに分類されるガイドローラを軸支する第２支持部と、
前記第１支持部の一方の端部と前記第２支持部の他方の端部とを、回転可能に軸支する軸部と、
前記第１支持部の他方の端部と前記第２支持部の一方の端部とが離隔する方向、または、近接する方向に、前記第１支持部および前記第２支持部を回動させる駆動部と、
を備えるテープ配列機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のテープ材を配列するテープ配列機構に関する。

【背景技術】

【0002】

繊維に樹脂（プラスチック）を複合させた複合材（繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics））は、比強度、比剛性に優れた材料である。このため、複合材は、自動車、航空機、および、宇宙分野における構造材料等に利用されている。複合材は、プリプレグ（樹脂が含浸された繊維）を積層させて積層体を形成した後、樹脂を硬化させることで製造される（例えば、特許文献１）。

【0003】

近年、３次元曲面等の複雑な形状を有する部材を、高精度かつ高速に製造できる成形加工法として、ＡＦＰ（Automated Fiber Placement）法が注目されている。ＡＦＰ法は、複数本のテープ形状のプリプレグ（以下、単に「テープ材」という）を、幅方向に隙間なく並べて積層する方法である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１１－０９３２７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記テープ材を用いて３次元曲面等の複雑な形状を有する部材を成形する際、並列された複数本のテープ材の幅（以下、隙間なく並べられた複数本のテープ材で構成される並列体における隣り合うテープ材の中心線の間隔を「テープピッチ」という）を適宜変更して積層したいという要望がある。テープピッチを変更する場合、テープ材自体の幅も変更する場合がある。このため、テープ材の幅が変更された場合にも、複数本のテープ材を隙間なく並べる技術の開発が希求されている。

【0006】

本発明は、このような課題に鑑み、複数本のテープ材を任意のテープピッチで並べることが可能なテープ配列機構を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のテープ配列機構は、樹脂が含浸された繊維で構成される複数のテープ材それぞれが通過する複数のガイドローラと、複数のガイドローラを移動させて、隣り合うガイドローラの、テープ材が通過する方向における位置を異ならせることにより、隣り合うガイドローラ間の距離を変更する移動部と、を備える。

【0009】

また、移動部は、複数のガイドローラのうちの第１グループに分類される、隣り合うガイドローラそれぞれの回転軸が略平行となるように、第１グループに分類されるガイドローラを軸支する第１支持部と、複数のガイドローラのうちの第１グループとは異なる第２グループに分類される、隣り合うガイドローラそれぞれの回転軸が略平行となるように、第２グループに分類されるガイドローラを軸支する第２支持部と、第１支持部の一方の端部と第２支持部の他方の端部とを、回転可能に軸支する軸部と、第１支持部の他方の端部と第２支持部の一方の端部とが離隔する方向、または、近接する方向に、第１支持部および第２支持部を回動させる駆動部と、を備えてもよい。
上記課題を解決するために、本発明の他のテープ配列機構は、樹脂が含浸された繊維で構成される複数のテープ材それぞれが通過する複数のガイドローラと、複数のガイドローラを移動させて、隣り合うガイドローラ間の距離を変更する移動部と、を備え、移動部は、複数のガイドローラのうちの第１グループに分類される、隣り合うガイドローラそれぞれの回転軸が略平行となるように、第１グループに分類されるガイドローラを軸支する第１支持部と、複数のガイドローラのうちの第１グループとは異なる第２グループに分類される、隣り合うガイドローラそれぞれの回転軸が略平行となるように、第２グループに分類されるガイドローラを軸支する第２支持部と、第１支持部の一方の端部と第２支持部の他方の端部とを、回転可能に軸支する軸部と、第１支持部の他方の端部と第２支持部の一方の端部とが離隔する方向、または、近接する方向に、第１支持部および第２支持部を回動させる駆動部と、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、複数本のテープ材を任意のテープピッチで並べることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態にかかる複合材製造装置を説明する図である。

【図2】テープ配列機構の斜視図である。

【図3】テープ配列機構の側面図である。

【図4】テープ配列機構の上面図である。

【図5】リンク部による第１支持部および第２支持部の移動を説明する図である。

【図6】回動によるガイドローラ２１０間の距離を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0013】

［複合材製造装置１００］
図１は、本実施形態にかかる複合材製造装置１００を説明する図である。図１に示すように、複合材製造装置１００は、送出機構１１０と、加熱装置１２０と、幅調整機構１３０と、テープ配列機構１４０と、中央制御部１５０とを含む。本実施形態における図１をはじめとする以下の図では、テープ配列機構１４０に対し、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を図示の通り定義している。また、図１中、破線の矢印は、送出機構１１０によるテープ材Ｔの送出方向を示す。

【0014】

送出機構１１０は、テープ材Ｔが巻付けられたストック用のローラ等から供給されるテープ材Ｔを送り出す。本実施形態において、送出機構１１０は、複数本（ここでは、７本）のテープ材Ｔを送り出す。

【0015】

テープ材Ｔは、プリプレグ（樹脂が含浸された繊維）で構成される。プリプレグは、ＣＦＲＰやＧＦＲＰ等のＦＲＰ（複合材）の材料として用いられる。

【0016】

テープ材Ｔを構成する繊維は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維、アラミド繊維、および、ポリアリレート繊維（例えば、ベクトラン（登録商標）繊維）のうち、いずれか１または複数で構成される。

【0017】

テープ材Ｔを構成する樹脂は、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂である。

【0018】

熱硬化性樹脂は、例えば、フェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ＵＦ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）、ベンゾオキサジン、および、ポリビスマレイミド（ＢＭＩ）のうち、いずれか１または複数である。

【0019】

熱可塑性樹脂は、例えば、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、プリテトラフルオロエチレン、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、非晶ポリアリレート（ＰＡＲ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、ナイロン、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、および、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）のうち、いずれか１または複数である。

【0020】

図１に示すように、送出機構１１０は、コンパクションローラ１１２と、下流支持ローラ１１４ａ、１１４ｂと、上流支持ローラ１１６ａ、１１６ｂとを含む。

【0021】

コンパクションローラ１１２、下流支持ローラ１１４ａ、１１４ｂ、および、上流支持ローラ１１６ａ、１１６ｂは、円柱形状である。コンパクションローラ１１２、下流支持ローラ１１４ａ、１１４ｂ、および、上流支持ローラ１１６ａ、１１６ｂは、回転軸が図１中、Ｘ軸方向となるように配される。

【0022】

コンパクションローラ１１２、下流支持ローラ１１４ａ、１１４ｂ、および、上流支持ローラ１１６ａ、１１６ｂは、テープ材Ｔの流れ方向において互いに異なる位置に設けられる。本実施形態において、コンパクションローラ１１２は、下流支持ローラ１１４ａ、１１４ｂよりも、テープ材Ｔの送出方向の下流側に設けられる。下流支持ローラ１１４ａ、１１４ｂは、上流支持ローラ１１６ａ、１１６ｂよりも、テープ材Ｔの送出方向の下流側に設けられる。つまり、テープ材Ｔの送出方向の上流側から、上流支持ローラ１１６ａ、１１６ｂ→下流支持ローラ１１４ａ、１１４ｂ→コンパクションローラ１１２の順で、これらが設けられる。

【0023】

また、本実施形態において、下流支持ローラ１１４ａと下流支持ローラ１１４ｂとは、図１、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の位置が異なるように設けられる。また、上流支持ローラ１１６ａと上流支持ローラ１１６ｂとは、図１中、Ｙ軸方向の位置が異なるように設けられる。

【0024】

コンパクションローラ１１２は、型に押し当てながら移動させることで、テープ材Ｔの粘着力や摩擦力により自動的に回転する。

【0025】

下流支持ローラ１１４ａ、１１４ｂ、および、上流支持ローラ１１６ａ、１１６ｂには、テープ材Ｔが張架される。下流支持ローラ１１４ａおよび上流支持ローラ１１６ａには、４本のテープ材Ｔが張架される。下流支持ローラ１１４ｂおよび上流支持ローラ１１６ｂには、３本のテープ材Ｔが張架される。

【0026】

下流支持ローラ１１４ａ、１１４ｂ、および、上流支持ローラ１１６ａ、１１６ｂは、テープ材Ｔがテープ配列機構１４０内部を垂直に通るようにテープ材Ｔの向きを変える。下流支持ローラ１１４ａ、１１４ｂ、および、上流支持ローラ１１６ａ、１１６ｂは、積層によってテープ材Ｔが送り出される際の摩擦力や粘着力によって回転される。

【0027】

加熱装置１２０は、テープ材Ｔを加熱する。加熱装置１２０は、例えば、電気ヒータ、熱交換器、温風送風機で構成される。加熱装置１２０は、幅調整機構１３０よりも、テープ材Ｔの送出方向の上流側に設けられる。

【0028】

幅調整機構１３０は、加熱装置１２０と、上流支持ローラ１１６ａ、１１６ｂとの間に設けられる。幅調整機構１３０は、不図示の架台に固定される。幅調整機構１３０は、後述する中央制御部１５０による制御指令に応じて、加熱装置１２０を通過したテープ材Ｔの幅を変更する。本実施形態において、幅調整機構１３０は、複数（テープ材Ｔの本数分、ここでは、７個）設けられ、幅調整機構１３０それぞれが、１本のテープ材Ｔの幅を変更する。なお、本実施形態において、複数の幅調整機構１３０は、それぞれ、テープ材Ｔを実質的に同一の幅に変更する。幅調整機構１３０は、間隔が漸減する一対の壁面と底面とによって形成され、テープ材Ｔが通過する経路を有する本体を備え、本体の回転角度を変更することにより、経路におけるテープ材の出口の壁面間の間隔を変更する技術等の既存の様々な技術を利用できるため、ここでは、詳細な説明を省略する。

【0029】

複数の幅調整機構１３０は、コンパクションローラ１１２から送出される、隙間なく並べられた複数本のテープ材Ｔで構成される並列体のテープ幅（テープピッチ）に基づいて、各テープ材Ｔの幅を調整する。

【0030】

複数の幅調整機構１３０によって幅が変更された複数本のテープ材Ｔは、上流支持ローラ１１６ａ、上流支持ローラ１１６ｂを通過した後、テープ配列機構１４０によって隙間なく並べられ、下流支持ローラ１１４ａ、１１４ｂおよびコンパクションローラ１１２を通過した後、成型型上に積層され、所定の温度に維持されて、複合材に成形される。テープ配列機構１４０については、後に詳述する。

【0031】

中央制御部１５０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成される。中央制御部１５０は、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出す。中央制御部１５０は、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して複合材製造装置１００全体を管理および制御する。本実施形態において、中央制御部１５０は、幅調整機構１３０と、後述するテープ配列機構１４０のリンク部２６０（駆動部）を制御する。

【0032】

［テープ配列機構１４０］
テープ配列機構１４０は、幅調整機構１３０によって幅が変更された複数本のテープ材Ｔを隙間なく並べる。

【0033】

図２は、テープ配列機構１４０の斜視図である。図３は、テープ配列機構１４０の側面図である。図４は、テープ配列機構１４０の上面図である。なお、図４中、ガイドローラ２１０をガイドローラ２１０Ａ～２１０Ｃで示す。

【0034】

図２～図４に示すように、テープ配列機構１４０は、複数のガイドローラ２１０と、移動部２２０とを含む。

【0035】

テープ配列機構１４０は、ガイドローラ２１０を複数（テープ材Ｔの本数分、ここでは、７個）備える。図４に示すように、ガイドローラ２１０は、１対のローラ本体２１２と、接続部２１４とを含む。ローラ本体２１２は、円筒形状または円柱形状である。１対のローラ本体２１２は、回転可能に接続部２１４に軸支される。１対のローラ本体２１２は、回転軸が互いに略平行となるように接続部２１４に軸支される。接続部２１４は、後述する第１支持部２３０または第２支持部２４０に回転可能に軸支される。なお、接続部２１４は、ローラ本体２１２の回転軸と、接続部２１４の回転軸とが略平行となるように、第１支持部２３０または第２支持部２４０に軸支される。

【0036】

上記上流支持ローラ１１６ａ、１１６ｂを通過したテープ材Ｔは、ガイドローラ２１０を構成する１対のローラ本体２１２間を通過する。本実施形態において、１のガイドローラ２１０を１本のテープ材Ｔが通過する。また、図２に示すように、本実施形態において、上流支持ローラ１１６ａを通過したテープ材Ｔは、ガイドローラ２１０のうち、図２中－Ｙ軸側の対向面を通過し、上流支持ローラ１１６ｂを通過したテープ材Ｔは、ガイドローラ２１０のうち、図２中＋Ｙ軸側の対向面を通過する。

【0037】

移動部２２０は、ガイドローラ２１０を移動させて、隣接するガイドローラ２１０間の距離を変更する。本実施形態において、移動部２２０は、第１支持部２３０と、第２支持部２４０と、軸部２５０と、リンク部２６０とを含む。

【0038】

図４に示すように、第１支持部２３０は、２つの支持棒２３２と、連結棒２３４とを含む。２つの支持棒２３２は、所定間隔離隔して設けられる。２つの支持棒２３２の間に３つのガイドローラ２１０Ａ（第１グループに分類されるガイドローラ）が軸支される。なお、支持棒２３２は、３つのガイドローラ２１０Ａの回転軸（ローラ本体２１２および接続部２１４の回転軸）が略平行（図４中、Ｙ軸方向）となるようにガイドローラ２１０Ａを軸支する。連結棒２３４は、支持棒２３２の端部２３２ａ（他方の端部）同士を連結する。

【0039】

第２支持部２４０は、２つの支持棒２４２と、連結棒２４４とを含む。２つの支持棒２４２は、所定間隔離隔して設けられる。支持棒２４２は支持棒２３２と略平行に設けられる。２つの支持棒２４２の間に３つのガイドローラ２１０Ｂ（第２グループに分類されるガイドローラ）が軸支される。なお、支持棒２４２は、３つのガイドローラ２１０Ｂの回転軸（ローラ本体２１２および接続部２１４の回転軸）が略平行（図４中、Ｙ軸方向）となるようにガイドローラ２１０Ｂを軸支する。連結棒２４４は、支持棒２４２の端部２４２ａ（一方の端部）同士を連結する。

【0040】

軸部２５０は、支持棒２３２（第１支持部２３０）の端部２３２ｂ（一方の端部）と、支持棒２４２（第２支持部２４０）の端部２４２ｂ（他方の端部）とを、回転可能に軸支する。軸部２５０は、不図示の架台に固定される。軸部２５０には、ガイドローラ２１０Ｃが軸支される。軸部２５０は、ガイドローラ２１０Ｃの回転軸（ローラ本体２１２および接続部２１４の回転軸）が、ガイドローラ２１０Ａ、２１０Ｂの回転軸と略平行（図４中、Ｙ軸方向）となるように、ガイドローラ２１０Ｃを軸支する。

【0041】

つまり、ガイドローラ２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃは、回転軸が略平行となるように第１支持部２３０、第２支持部２４０および軸部２５０に軸支される。

【0042】

図２、図３に戻って説明すると、ガイドローラ２１０の回転軸（図２、３中、Ｙ軸方向）と、上流支持ローラ１１６ａ、上流支持ローラ１１６ｂの回転軸（図２、図３中、Ｘ軸方向）とは、直交する。このため、上流支持ローラ１１６ａ、上流支持ローラ１１６ｂから送出され、ガイドローラ２１０に到達するテープ材Ｔは、図２、図３中、Ｚ軸周りに９０度捻れる（回転される）ことになる。

【0043】

同様に、ガイドローラ２１０の回転軸（図２、３中、Ｙ軸方向）と、下流支持ローラ１１４ａ、下流支持ローラ１１４ｂの回転軸（図２、図３中、Ｘ軸方向）とは、直交する。このため、ガイドローラ２１０から送出され、下流支持ローラ１１４ａ、下流支持ローラ１１４ｂに到達するテープ材Ｔは、図２、図３中、Ｚ軸周りに９０度捻れることになる。

【0044】

リンク部２６０（駆動部）は、連結棒２３４（第１支持部２３０の端部２３２ａ）と連結棒２４４（第２支持部２４０の端部２４２ａ）とが離隔する方向、または、近接する方向に、第１支持部２３０および第２支持部２４０を回動させる。本実施形態において、リンク部２６０は、リンク部材２６２ａ、２６２ｂと、不図示のアクチュエータとを含む。リンク部材２６２ａは、連結棒２３４に接続される。リンク部材２６２ｂは、連結棒２４４に接続される。アクチュエータは、リンク部材２６２ａ、２６２ｂを図２、図３中、＋－Ｚ軸方向に移動させる。

【0045】

リンク部２６０は、テープピッチを大きくする場合、連結棒２３４と連結棒２４４とが離隔する方向に、第１支持部２３０および第２支持部２４０を回動させる。一方、リンク部２６０は、テープピッチを小さくする場合、連結棒２３４と連結棒２４４とが近接する方向に、第１支持部２３０および第２支持部２４０を回動させる。

【0046】

図５は、リンク部２６０による第１支持部２３０および第２支持部２４０の移動を説明する図である。図５（ａ）は、第１の位置を説明する図である。図５（ｂ）は、第２の位置を説明する図である。図５（ａ）、図５（ｂ）中、破線の矢印は、テープ材Ｔの送出方向（通過方向）を示す。また、図５（ａ）、図５（ｂ）中、テープ材Ｔをクロスハッチングで示す。さらに、図５中、ガイドローラ２１０をガイドローラ２１０Ａ～２１０Ｃで示す。

【0047】

図５（ａ）に示すように、第１の位置は、ガイドローラ２１０Ａ、ガイドローラ２１０Ｂ、および、ガイドローラ２１０Ｃが、図５中、Ｘ軸方向に並列する位置である。本実施形態において、複数のガイドローラ２１０が第１の位置に配された場合に、目標とされる最大の全幅ＴＰ１となるように、隣り合うガイドローラ２１０間の距離が設計される。全幅は、ガイドローラ２１０を通過した複数本のテープ材Ｔが、テープ材Ｔの幅方向（図５（ａ）、図５（ｂ）中、Ｘ軸方向）に隙間なく並べられた際の複数本のテープ材Ｔの幅である。

【0048】

また、本実施形態において、テープ配列機構１４０は、複数のガイドローラ２１０によって、複数本のテープ材Ｔを、投影面（図５（ａ）、図５（ｂ）中、ＸＺ平面）において隙間なく並べる。このため、複数のガイドローラ２１０を通過した、複数本のテープ材Ｔは、図５（ａ）、図５（ｂ）中、Ｙ軸方向において離隔している（非接触である、図２参照）。

【0049】

第１の位置において、リンク部２６０によって、連結棒２３４（第１支持部２３０）および連結棒２４４（第２支持部２４０）が、図５（ａ）中、－Ｚ軸方向に移動されると、軸部２５０を回転軸として、第１支持部２３０および第２支持部２４０が回動する（図５（ａ）、白抜き矢印で示す。）。そうすると、図５（ｂ）に示すように、第１支持部２３０の連結棒２３４と、第２支持部２４０の連結棒２４４とが近接し、軸部２５０を基点として第１支持部２３０および第２支持部２４０がＶ字状となる。これにより、第１の位置のガイドローラ２１０を通過した複数本のテープ材Ｔの全幅ＴＰ１（図５（ａ）参照）と比較して、図５（ｂ）に示す全幅ＴＰ２は小さくなる。

【0050】

図６は、回動によるガイドローラ２１０間の距離を説明する図である。図６（ａ）は、第１の位置におけるガイドローラ２１０間の距離を説明する図である。図６（ｂ）は、回動後のガイドローラ２１０間の距離を説明する図である。なお、図６（ａ）、図６（ｂ）中、理解を容易にするために、ガイドローラ２１０Ａを省略する。

【0051】

図６（ａ）に示すように、第１の位置おいて、ガイドローラ２１０Ｂは、それぞれ、軸部２５０を中心とした直線上に同じ距離ｒずつ離隔して、第２支持部２４０上に設置される。同様に、第１の位置おいて、ガイドローラ２１０Ａは、それぞれ、軸部２５０を中心とした直線上に同じ距離ｒずつ離隔して、第１支持部２３０上に設置される。

【0052】

図６（ｂ）に示すように、第１支持部２３０および第２支持部２４０を回動角θだけ回動させ、Ｖ字状に変形したとき、隣り合うガイドローラ２１０Ａ間の距離、および、隣り合うガイドローラ２１０Ｂ間の距離は、常に等間隔でｒｃｏｓθとなる。つまり、第１支持部２３０および第２支持部２４０を回動角θだけ回動させ、Ｖ字状に変形させると、テープピッチ（隣接するテープのテープ中心間の距離）は、常に等間隔でｒｃｏｓθとなる。このように回動角θを変更することによって、テープピッチを変更することができる。

【0053】

また、本実施形態において、リンク部２６０によって第２の位置に配されたガイドローラ２１０を通過することで得られるテープピッチが、最小のテープピッチとなる。

【0054】

なお、上記したように、幅調整機構１３０は、所望されるテープピッチに合わせて、各テープ材Ｔの幅を調整する。

【0055】

以上説明したように、本実施形態にかかるテープ配列機構１４０は、第１支持部２３０および第２支持部２４０を回動させるだけといった簡易な構造で、テープ材Ｔの本数を維持したまま、テープピッチを容易に変更することが可能なる。したがって、テープ配列機構１４０を備える複合材製造装置１００は、構造物を容易に成形することができる。また、テープ配列機構１４０を備える複合材製造装置１００は、繊維の方向を変化させながら積層するステアリング積層を行うことも可能である。

【0056】

なお、テープ材Ｔの端部を押してテープピッチを変更しようとすると、テープ材Ｔの端部がつぶれてテープ幅が変わってしまう。このため、テープ配列機構１４０によってテープピッチを変更する際に、ガイドローラ２１０は、テープ材Ｔの面を押圧することになる。これにより、テープ配列機構１４０は、テープ材Ｔの端部を押圧する場合と比較して、テープ材Ｔの破損を防止して、テープピッチを変更することができる。

【0057】

また、中央のテープ材Ｔの位置を変更せずテープピッチを変更する場合、中央のテープ材Ｔに近い位置にあるテープ材Ｔの移動距離を相対的に小さく、中央のテープ材Ｔから遠い位置にあるテープ材Ｔの移動距離を相対的に大きくする必要がある。

【0058】

このため、テープ材Ｔごとに移動機構を備える比較例では、移動機構が複雑になり、制御が困難であったり、そもそも移動機構の干渉のために多くの移動機構を積層装置に搭載できない問題がある。

【0059】

これに対し、本実施形態にかかるテープ配列機構１４０は、上記したように、ガイドローラ２１０、第１支持部２３０、テープ配列機構１４０、軸部２５０、および、リンク部２６０を備える。これにより、テープ配列機構１４０は、第１支持部２３０および第２支持部２４０を回動させるだけといった簡易な構造で、中央のテープ材Ｔに近い位置にあるテープ材Ｔの移動距離を相対的に小さく、中央のテープ材Ｔから遠い位置にあるテープ材Ｔの移動距離を相対的に大きくすることができる。したがって、テープ配列機構１４０は、テープピッチの変更に関する制御が容易となる。また、テープ配列機構１４０は、比較例と比べて、低コストである。

【0060】

また、上記したように、上流支持ローラ１１６ａと上流支持ローラ１１６ｂとは、図２中、Ｙ軸方向の位置が異なる。これにより、テープ材Ｔがガイドローラ２１０に進入する際に、隣り合うテープ材Ｔ同士が接触してしまう事態を回避することができる。

【0061】

また、テープ材Ｔには粘着性があり、テープ材Ｔ同士の接触によって一体化されてしまうと、積層時に曲げられなくなるおそれがある。そこで、下流支持ローラ１１４ａと下流支持ローラ１１４ｂの、図２中、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の位置を異ならせる。これにより、ガイドローラ２１０から送出された隣り合うテープ材Ｔ同士が接触してしまい、積層時に曲げられなくなる事態を回避することができる。

【0062】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0063】

例えば、上記実施形態において、ガイドローラ２１０が、１対のローラ本体２１２を備える構成を例に挙げた。しかし、ガイドローラ２１０は、１つのローラ本体２１２を含んでもよい。上記実施形態ではガイドローラ２１０に－Ｚ軸方向からテープ材Ｔが導入されるため、テープピッチを広げる場合と狭める場合とで接触するガイドローラ２１０が異なる。しかし、ＸＹ軸方向からガイドローラ２１０へテープ材Ｔを導入し、ガイドローラ２１０においてテープ材Ｔの送り出し方向を変える場合、テープ材Ｔは、常に片側のローラ本体２１２に接触しているため、もう一方のローラ本体２１２が不要となる。

【0064】

また、上記実施形態において、テープ配列機構１４０は、軸部２５０を１つ備える構成を例に挙げた。しかし、軸部２５０は、複数であってもよい。つまり、移動部２２０によって、複数の支持部がＷ字（Ｍ字）形状に移動されてもよい。

【0065】

また、上記実施形態において、ガイドローラ２１０Ｃが軸部２５０に軸支される場合を例に挙げた。しかし、ガイドローラ２１０Ｃは、必須の構成ではない。例えば、テープ材Ｔが偶数本の場合、ガイドローラ２１０Ｃを省略してもよい。また、ガイドローラ２１０Ａと、ガイドローラ２１０Ｂとの数を異ならせてもよい。

【0066】

また、上記実施形態において、下流支持ローラ１１４ａ、下流支持ローラ１１４ｂが、図１中、Ｙ軸方向の位置が異なるように設けられる場合を例に挙げた。しかし、下流支持ローラ１１４ａ、下流支持ローラ１１４ｂは、位置が等しくてもよい。また、下流支持ローラ１１４ａ、下流支持ローラ１１４ｂを１本のローラに代えてもよい。同様に、上記実施形態において、上流支持ローラ１１６ａ、上流支持ローラ１１６ｂが、図１中、Ｙ軸方向の位置が異なるように設けられる場合を例に挙げた。しかし、上流支持ローラ１１６ａ、上流支持ローラ１１６ｂは、位置が等しくてもよい。また、上流支持ローラ１１６ａ、上流支持ローラ１１６ｂを１本のローラに代えてもよい。

【0067】

また、上記実施形態において、複合材製造装置１００が、下流支持ローラ１１４ａ、１１４ｂ、上流支持ローラ１１６ａ、上流支持ローラ１１６ｂを備える構成を例に挙げた。しかし、下流支持ローラ１１４ａ、１１４ｂ、上流支持ローラ１１６ａ、上流支持ローラ１１６ｂは、必須の構成ではない。例えば、下流支持ローラ１１４ａ、下流支持ローラ１１４ｂに代えて、コンパクションローラ１１２を略下流支持ローラ１１４ａ、下流支持ローラ１１４ｂの位置に設置することで、下流支持ローラ１１４ａ、下流支持ローラ１１４ｂを省略することができる。また、テープ材Ｔの受け入れ方向を変更して、テープ材Ｔの経路を変更することで、上流支持ローラ１１６ａ、上流支持ローラ１１６ｂを省略することもできる。

【0068】

また、上記実施形態において、複合材製造装置１００が、幅調整機構１３０を備える構成を例に挙げた。しかし、幅調整機構１３０は、必須の構成ではない。なお、幅調整機構１３０を備えない場合、テープ幅は変えずに、テープピッチのみが調整される。

【符号の説明】

【0069】

Ｔ テープ材
１４０ テープ配列機構
２１０ ガイドローラ
２１０Ａ ガイドローラ
２１０Ｂ ガイドローラ
２１０Ｃ ガイドローラ
２２０ 移動部
２３０ 第１支持部
２４０ 第２支持部
２５０ 軸部
２６０ リンク部（駆動部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】