JPH0788607B2 - 糸状体引張装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は糸状体引張装置に係り、特に連続したガラス繊
維等の糸状体を効率良く引張る糸状体引張装置に関す
る。

従来の技術 例えば、不飽和ポリエステル樹脂とガラス繊維を用いた
複合材料であるFRP（ファイバー・レインフォード・プ
ラスチック）製品の成形方法として、連続ガラス繊維
（ロービング）を切断しながら、触媒入りの樹脂と促進
剤入りの樹脂を同時に吹付けて所望の成形品を得る、い
わゆるスプレーアップ成形法が従来より広く知られてい
る。

ところで、近年においては、各種工業用ロボットの進歩
およびFRP製品の需要増大などに伴ない、上述のような
スプレーアップ成形機能を、例えば必要な自由度をもつ
多関節型工業用ロボットなどに具備させることも要求さ
れていたが、これを実現させるためには、特に次のよう
な点において解決すべき問題があった。

すなわち、糸状のガラス繊維が巻回されたロービングド
ラムから繰り出される連続ガラス繊維をロボットのアー
ム先端に設けられたガラス繊維切断機に対して常に良好
な状態で供給する必要があるが、このためには切断機に
導かれるまでの連続ガラス繊維にロボットの動作に基づ
くたるみの発生やロボット本体との相互干渉あるいは切
断事故等が生じないようにする必要があった。そこで、
本出願人は上記問題を解決すべく、実開昭61−106366号
公報に記載された工業用ロボットを提案した。

この公報の工業用ロボットは、連続したガラス繊維を切
断するための切断機と、切断機により切断されたガラス
繊維を塗液とともに吹付ける吹付ガンと、塗液の硬化用
促進剤を噴霧する噴霧ガンとをアーム先端に設け、か
つ、連続ガラス繊維を切断機に導く途中に、その連続ガ
ラス繊維の走行を抑制して連続ガラス繊維に張力を与え
るテンション機構を設けた構成とされている。そして、
上記テンション機構は糸状の連続ガラス繊維が通過する
パイプ部材の通路の出口側より通路内に圧縮空気を吹付
けてガラス繊維に張力を付与する糸状体引張装置として
機能する。

発明が解決しようとする課題 ところが、上記テンション機構では連続ガラス繊維が通
過するパイプ部材の外部より通路の出口に向けて圧縮空
気を吹き付けているので、効率が低くガラス繊維に大き
な張力を付与するには空気の圧力をより高めて通路内を
流れる空気の吐出速度を上げなければならず、それだけ
コンプレッサを駆動するためエネルギ消費が多くなると
いった課題がある。

又、上記公報の工業用ロボットにおいては、テンション
機構とロボット本体との間に装架されたガラス繊維をガ
イドするためパイプ状のガイドを設けているが、ガラス
繊維がガイドを通過する際にパイプ内壁が摺接し、ガラ
ス繊維に不要な負荷が付与されるばかりか、ガラス繊維
の外皮が損傷するおそれもある。

又、上記公報の装置ではガラス繊維を検出する検出器が
糸状体引張装置と別に設けられており、検出器の取付が
面倒であり、狭い場所に設置する場合作業の邪魔になる
こともあるといった課題がある。

そこで、本発明は上記課題を解決した糸状体引張装置を
提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、上記糸状体引張装置において、圧縮空気を糸
状体に吹付けるノズル口を通路内周に設けてなる。又、
前記装置であってノズル口より噴出した空気流を一方向
に導く空気流ガイド部をノズル口近傍の通路内壁に設け
る。

又、前記装置であって通路の入口又は出口近傍に糸状体
の有無を検出する検出手段を設けるようにする。

又本発明は、上記糸状体引張装置本体を床面上の所定高
さ位置に支持する支持台と、支持台より糸状体の走行方
向に延在する腕部と、腕部の先端に設けられ糸状体の走
行位置をガイドするガイド部材とよりなる。

作用 請求項（１）では、通路内を通過する糸状体に直接圧縮
空気が引張方向に吹付けられる。

請求項（２）では、ノズル口より噴出した空気が空気流
ガイド部に沿って糸状体に吹付けられ、空気流によって
通路内に負圧を生じせしめ、通路内の空気吐出速度を高
める。

請求項（３）では糸状体の有無が糸状体引張装置を通過
して供給されることを通路の入口又は出口近傍で検出で
きる。

請求項（４）では、糸状体引張装置の本体を所定の高さ
位置に支持し、且つ糸状体の走行位置をガイドして糸状
体を安定供給する。

実施例 第１図は本発明を多関節型工業用ロボットに適用した一
実施例を示す。同図において、１は支持台２、支柱３、
アーム４および手首５等を有し、それらの関節部によっ
て必要な自由度が与えられたロボット本体である。そし
て、このロボット本体１は、該ロボット本体１やその付
帯設備に動力を供給するパワーユニット６、および全体
を制御する制御装置７により必要な動作を実行するよう
に構成されている。

ロボット本体１のアーム４の先端には、手首５を介して
FRPスプレーアップ成形のための先端装置８が装備され
ている。この先端装置８は、ロービングドラム９から繰
り出される糸状体としての連続ガラス繊維（以下走行繊
維と称する）10を連続的に切断する切断機11と、該切断
機11によって所定長さに切断されたガラス繊維10′を塗
液Ｐとともに吹付ける吹付ガン12と、前記塗液Ｐの硬化
用促進剤Ｃを噴霧する噴霧ガン13とを有する構成とされ
ている。

前記吹付ガン12および噴霧ガン13への塗液Ｐおよび促進
剤Ｃの各供給パイプ12a,13aは、アーム４の基端部近く
に設けられたガン用バルブ14を介して吹付用ポンプユニ
ット15に接続されている。また、前記切断機11は、実施
例ではエアーモータ（図示せず）により駆動される構成
であって、そのエア供給パイプ11aは同じく前記ガン用
バルブ14を介してポンプユニット15に接続されている。
そして、前記ガン用バルブ14は、制御装置７により開閉
制御され、これによって前記先端装置８の作動または停
止の制御が行なわれるように構成されている。

一方、前記ロービングドラム９から繰り出される走行繊
維10は、Ｌ字状のパイプガイド16、糸状体引張装置17、
緩衝機構18、および先端装置８の上部に立設された取込
ガイド19を介して切断機11に導かれている。

糸状体引張装置17は後述するように圧縮空気を走行繊維
10に吹付けて走行繊維10の走行方向（矢印Ａ方向）と逆
方向の張力を走行繊維10に付与し、ロボット本体１近傍
における走行繊維10のたるみを除去する。又、糸状体引
張装置17の本体17aの側面には走行繊維10を光学的に検
出する検出器20が設けられている。この検出器20は走行
繊維10の有無を検出し、その検出信号を制御装置７に出
力する。

さらに、上記糸状体引張装置17には空気タンク21からの
空気配管22が接続されており、空気配管22には制御装置
７からの制御信号により開閉する開閉弁23が配設されて
いる。又、空気タンク21にはコンプレッサ24からの圧縮
空気が蓄圧されている。尚、開閉弁23はロボット本体１
が動作してスプレーアップ成形作業する前に、開弁し圧
縮空気を糸状体引張装置17に供給する。そして、開閉弁
23はロボット本体１が動作している間開弁したままであ
る。

また、前記緩衝機構18は、グラスロッド等の適度の弾性
を有する棒状部材18aと、この棒状部材18aに対してその
長さ方向に適当な間隔をおいて設けられ、前記走行繊維
10を通過させるための複数個のリングガイド18bと、前
記棒状部材18aの基端部をアーム４の基端上に支持する
支持部材18cとを有する。又、棒状部材18aは先端部が前
記切断機11への取込ガイド19の上方に位置するようにア
ーム４と平行に延在している。

そして制御装置７は前記検出器20が走行繊維10が存在し
ていることを検出し、その検出信号が入力されていると
きのみ、パワーユニット６を介してロボット本体１にそ
の動作命令を出し、目的とする作業を実行させるように
設定されている。

上記実施例による工業用ロボットにおいて、これが作業
実行状態にあるときには、吹付用ポンプユニット15から
切断機用エアーＡ、塗液Ｐ、促進剤Ｃが、バルブ作動用
信号Ｎによって開状態にあるガン用バルブ14を介して、
各々対応する切断機11、吹付ガン12、噴霧ガン13にそれ
ぞれ供給される。これによって切断機11がその回転によ
ってロービングドラム９より繰り出される走行繊維10を
取り込んでこれを連続的に切断する。これと同時に吹付
ガン12より塗液Ｐが、切断されたガラス繊維10′と共に
吹き出され、さらに噴霧ガン13から促進剤Ｃが噴霧され
る。またこれらと並行してロボット本体１は予め決めら
れた動作を実行し、FRPのスプレーアップ成形作業を行
なう。

このような作業実行状態において、切断機11に導かれる
走行繊維10は、糸状体引張装置17によってその走行を抑
制されているため圧縮空気流による張力が付与される。

ここで、糸状体引張装置17の詳細につき説明する。

第２図に示す如く、糸状体引張装置17は、前記本体17a
と、本体17aを所定の高さ位置に支持する支持台17bと、
支持台17bより走行繊維10の走行方向（矢印Ａ方向）に
延出する腕部17c,17dとよりなる。腕部17c,17dの先端に
は本体17a内を走行する走行繊維10の走行位置をガイド
するリングガイド17e₁〜17e₄が水平方向に突出して設け
られている。

支持台17bは床面上に載置された固定台17b₁と両側面に
一対の本体17a,17aを保持し固定台17b₁に対し昇降自在
に組付けられた支柱17b₂とよりなる。従って、本体17a
に供給される走行繊維10及び本体17aより繰り出された
走行繊維10は、夫々前後方向のリングガイド17e₁,17e₂
によりその走行位置をガイドされロービングトラム９よ
りスムースに引き出され且つ、ロボット本体１に安定供
給される。尚、支柱17b₂は空圧又は油圧によるアクチュ
エータにより昇降させるようにしても良いし、又はラッ
クとピニオン等を用いて機械的に昇降できるようにして
も良い。又、第２図においては、一対の本体17aが支持
台17bにより保持されており、必要に応じて１本又は２
本の走行繊維10をロボット本体１に供給することができ
る。

次に、上記糸状体引張装置17の本体17aの構成につき説
明する。

第３図及び第４図に示す如く、本体17aは、ベース25
と、ベース25を覆う箱状のカバー26（第３図では省略さ
れている）とベース25上に固定されたテンション機構27
とを有する。又、テンション機構27はＵボルト28a,28b
の両端ネジ部に螺合するナット29の締付けによりベース
25上に固定されている。さらに、ベース25上には走行繊
維10を案内するリングガイド30a〜30dを支持する支持部
31が起立しており、走行繊維10は入口側のリングガイド
30aによりテンション機構27内に案内される。テンショ
ン機構27を通過した走行繊維10は、リングガイド30bと3
0cにより検出器20の前を通過するよう案内され、さらに
リングガイド30dに案内されて本体17aより引き出され
る。

尚、カバー26の両側面には検出器20を構成する発光素子
20a,受光素子20bを支持するＬ字状のブラケット32a,32b
が固定されており、発光素子20a,受光素子20bは先端部
が互いに走行繊維10に近接して対向するようカバー26内
に挿入されている。

従って、受光素子20bは走行繊維10が無くなると発光素
子20aからの光を受光し、その検出信号を制御装置７に
出力する。その場合制御装置７は受光素子20bからの検
出信号によりロボット１の前記動作を止める。

ここで、上記テンション機構27の構成につき説明する。

第５図に示す如く、テンション機構27は、筒状のメスブ
ロック33のメネジ33aに筒状のオスブロック34のオネジ
部34aを螺入し、さらにロックナット35をオネジ部34aに
締付けて一体化される。メスブロック33の内周にはオネ
ジ部34aが設けられた大径な開口33bと、開口33bより小
径な中央孔33cとが設けられている。又、開口33bの内壁
の側方には空気導入孔33d,33eが穿設され、この空気導
入孔33d,33eには前記空気配管22が接続されたＬ字状の
継手36a,36bが螺入されている。

オスブロック34は、軸心に貫通孔34aが穿設され貫通孔3
4bの角部34b₁,34b₂はＲ形状に加工されている。又、オ
スブロック34の外周にはオネジ部34aより小径な段部34c
が設けられている。

従って、上記テンション機構27を組付ける際は、オスブ
ロック34の前端34dがメスブロック33の中央孔33cの角部
33fよりわずかに離間した位置になるようオスブロック3
4がメスブロック33にネジ込まれ、その後、ロックナッ
ト35の締付けにより固定される。これにより、メスブロ
ック33の開口33bとオスブロック34の段部34cとの間には
環状の室37が形成されるとともに、オスブロック34の前
端34dとメスブロック33の角部33fとの間に環状のノズル
口38が形成される。

又、前記貫通孔34bと中央孔33cとにより走行繊維10が通
過する通路39が形成される。従って、通路39の内壁には
空気を噴出するノズル口38が設けられ、ノズル口38の入
口側にはオスブロック34の前端34d及びＲ形状の角部34b
₁が内方に突出してなる空気流ガイド部40が形成されて
いる。

次に、上記構成になるテンション機構27の作用について
説明する。

第１図に示すロボット本体１がスプレーアップ成形作業
を行うべく動作しているとき開閉弁23は開弁しており、
空気タンク21内に蓄圧された圧縮空気は空気配管22,継
手36a,36bを介して室37内に供給される。このように、
圧縮空気は一旦環状の室37内に貯められ、それから通路
39の内周に形成されたノズル口38より噴出する。

ノズル口38より噴出した圧縮空気は、空気流ガイド部40
に沿って通路39の軸心に向って勢いよく吹付けられる。
これによりＲ形状とされた空気流ガイド部40近傍で負圧
が発生し、ノズル口38より走行繊維10に吹付けられた空
気は入口側へ流出する。従って、通路39内の空気は走行
繊維10の走行方向（矢印Ａ方向）と逆方向に流れる。

その結果、走行繊維10には上記の如く通路39内を流れる
空気抵抗により走行方向とは逆方向の張力が付与され
る。尚、ノズル口38が通路39内壁の全周より走行繊維10
に空気を吹付け、通路39内に負圧を生じせしめて通路39
を流れる空気流速を高めているので、効率良く張力を発
生させることができる。従って、圧縮空気の消費を抑え
ることができるので、コンプレッサ24の起動時間を削減
して消費エネルギを節約することができる。

上記の如く、テンション機構27においては、通路39内を
流れる空気流により走行繊維10に十分な張力が発生し、
このため、ロボット本体１がどのような動作を行なって
もその走行繊維10にたるみ等が生じることはない。ま
た、作業実行が一時的に停止した際にその走行繊維10自
体の慣性によって棒状部材18aの先端部よりオーバーラ
ンしてたるみを生じさせようとするが、この場合にも前
記テンション機構27はこれを効果的に阻止するように作
用する。

また、作業実行に伴なうロボット本体１の動作によりア
ーム４先端の先端装置８が回動や旋回などの種々の動き
を行なうために、走行繊維10に発生している張力は大き
く変化するが、この変化に対して、緩衝機構18の主体を
構成する棒状部材18aが自身の弾性作用によって追従
し、その変化を効果的に吸収する。したがって、走行繊
維10のみだれや切断事故等の不具合は生じない。なお、
走行繊維10の張力変化の吸収作用は当然前記テンション
機構27においても発揮する。また、先端装置８の作動開
始初期の段階において走行繊維10には強い張力が加わっ
ているが、この張力の変化に対しても棒状部材18aは充
分に追従し、これを吸収する。

ここで、仮に走行繊維10が切断した場合、テンション機
構16から切断機11間のどこで切れたとしても、走行繊維
10はテンション機構27のノズル口38より吹き出される圧
縮空気の力によってロービングドラム９まで引戻されて
しまい、この結果、走行繊維10が切断した事実は糸状体
引張装置17の本体17aに内蔵された検出器20によって確
実に検出される。走行繊維10の切断を検出した検出信号
が制御装置７に入力されると、ロボットの作業実行命令
は停止される。

尚、テンション機構27,緩衝機構18及びリングガイド30a
〜30dの作用により、検出器20付近における走行繊維10
はロボットの動作時および停止時に左右されることなく
常に張力が加わっていて蛇行することがないため、検出
器20による走行繊維10の有無の検出はより確実なものと
なる。

尚、上記実施例ではノズル口38を通路39の内壁の全周に
設けられた環状のスリットにより形成したが、これに限
らず、室37に連通する複数の孔を通路内壁に設けるよう
にしても良い。又、上記実施例では空気流ガイド部40を
通路39内に突出するＲ形状とした、ノズル口38より噴出
した空気により負圧が発生する形状であれば他の形状に
しても良いのは勿論である。

又、上記糸状体引張装置ではガラス繊維に張力を付与す
るものとして説明したが、ガラス繊維以外の糸状体に張
力を付与する用途にも適用できるのは勿論である。又、
糸状体引張装置は上記実施例の如くガラス繊維の走行方
向と逆方向の張力を発生させるものに限らず、ガラス繊
維に走行方向の張力を付与してガラス繊維を巻取るよう
に使用しても良い。

発明の効果 上述の如く、本発明になる糸状体引張装置は、請求項
（１）によれば狭い通路で糸状体に直接圧縮空気を吹付
けることができるので、圧縮空気の空気流により効率良
く張力を発生させることができる。

又、請求項（２）によれば通路内に負圧を生じさせて通
路の空気流速をより高めて大きな張力を糸状体に生じさ
せることができ、圧縮空気を有効に使用してコンプレッ
サ等の起動時間を短くし、消費エネルギを節約すること
ができる。

又、請求項（３）によれば糸状体が装置内にあることを
検出する検出器が邪魔にならず現場での設置作業も簡単
にできる。

又、請求項（４）によれば糸状体引張装置本体を糸状体
の繰出側あるいは巻取側の高さ位置に合わせることがで
きるので糸状体の走行状態が安定し、しかもガイド部材
による走行抵抗も小さく糸状体の損傷を小さくすること
ができ、又検出器による糸状体の検出が確実に行なえる
等の特長を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる糸状体引張装置の一実施例及び該
装置が適用された工業用ロボットの概略構成図、第２図
は糸状体引張装置の斜視図、第３図及び第４図は糸状体
引張装置本体の平面図，側面図、第５図はテンション機
構の縦断面図である。 １……ロボット本体、７……制御装置、８……先端装
置、９……ロービングドラム、10……ガラス繊維（走行
繊維）、11……切断機、17……糸状体引張装置、17a…
…本体、18……緩衝機構、20……検出器、21……空気タ
ンク、22……空気配管、23……制御弁、24……コンプレ
ッサ、27……テンション機構、33……メスブロック、33
b……開口、33c……中央孔、34……オスブロック、34b
……貫通孔、34c……段部、35……ロックナット、37…
…室、38……ノズル口、39……通路、40……空気流ガイ
ド部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続した糸状体が挿通された通路に圧縮空
   気を供給し、該糸状体を一方向に引っ張る糸状体引張装
   置において、 前記圧縮空気を前記糸状体に吹付けるノズル口を前記通
   路内周に設けてなることを特徴とする糸状体引張装置。
2. 【請求項２】請求項（１）記載の糸状体引張装置であっ
   て、 前記ノズル口より噴出した空気流を一方向に導く空気流
   ガイド部を前記ノズル口近傍の通路内壁に設けてなるこ
   とを特徴とする糸状体引張装置。
3. 【請求項３】請求項（１）又は（２）記載の糸状体引張
   装置であって、 前記通路の入口又は出口近傍に前記糸状体の有無を検出
   する検出手段を設けてなることを特徴とする糸状体引張
   装置。
4. 【請求項４】請求項（１），（２）又は（３）記載の糸
   状体引張装置の本体を床面上の所定高さ位置に支持する
   支持台と、 前記支持台より前記糸状体の走行方向に延在する腕部
   と、 前記腕部の先端に設けられ前記糸状体の走行位置をガイ
   ドするガイド部材と、 よりなることを特徴とする糸状体引張装置。