本發(fā)明涉及能夠在對強化纖維實施涂裝的工藝等中利用的真空處理裝置,特別涉及能夠在將裝置的大半保持于真空的狀態(tài)下更換線軸的真空處理裝置。

背景技術(shù)：

陶瓷基體復(fù)合材料(CMC)是利用陶瓷制的基體結(jié)合陶瓷制的強化纖維而構(gòu)成的。例如以碳化硅制的基體結(jié)合碳化硅制的強化纖維而成的SiC/SiC組合，被期待應(yīng)用于噴氣發(fā)動機的渦輪部件等。

碳化硅纖維缺乏直接與基體結(jié)合的結(jié)合性，因此可以對其實施例如一氮化硼等的涂裝。作為涂裝的一例可以利用真空工藝。專利文獻1、2公開了有關(guān)的技術(shù)。

先行技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平7－197264號公報

專利文獻2：日本特開2011－157632號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

在利用真空工藝對碳化硅纖維進行涂裝時，為了確保足夠的反應(yīng)時間而必然導(dǎo)致其反應(yīng)室加大。要想使該加大的反應(yīng)室整體達到足夠的真空度，則必須使真空泵在相當(dāng)長的時間內(nèi)持續(xù)運轉(zhuǎn)。另一方面，在處理的前后需要進行取出處理后的纖維并裝填新的纖維，使其通過反應(yīng)室連接到卷繞線軸的作業(yè)。該作業(yè)需要在恒定時間內(nèi)使反應(yīng)室對大氣開放。在對大氣開放的反應(yīng)室內(nèi)部會吸附氣體分子，而在減壓過程中這些氣體分子會持續(xù)地脫離，因此使反應(yīng)室再次達到足夠的真空度就需要大量時間。因此，即使涂裝本身能夠在短時間內(nèi)執(zhí)行，也會由于其前后的處理需要長時間(例如一晝夜)，而導(dǎo)致該真空工藝的生產(chǎn)性顯著受限。本發(fā)明是針對這種問題完成的。

用于解決課題的手段

根據(jù)本發(fā)明的第1方面，對強化纖維進行真空處理的裝置，具備：能夠?qū)⒄w保持為減壓狀態(tài)的腔室；配置為使上述強化纖維在上述腔室中垂下的輸送輥；在上述腔室內(nèi)配置以使從上述輸送輥垂下的上述強化纖維通過的處理機；配置為對通過上述處理機并鉛垂地落下的上述強化纖維的前端進行捕獲并定位的捕獲裝置；構(gòu)成為對經(jīng)過上述處理機處理的上述強化纖維進行卷繞的卷繞線軸；以及與上述卷繞線軸同步地，從包圍利用上述捕獲裝置進行了定位的上述前端的第1位置向與上述強化纖維相接而導(dǎo)向上述卷繞線軸的第2位置被拉取的可撓軟線。

優(yōu)選，上述腔室具備：容納上述輸送輥的第1副室；容納上述處理機的主室；以及容納上述捕獲裝置、上述卷繞線軸及上述可撓軟線的第2副室，上述主室構(gòu)成為能夠暫時從上述第1副室及上述第2副室氣密地隔斷。并且優(yōu)選，上述可撓軟線的基端與上述卷繞線軸結(jié)合，以便利用上述卷繞線軸的旋轉(zhuǎn)進行拉取。進而優(yōu)選，上述可撓軟線的前端固定于上述可撓軟線以外的位置，上述可撓軟線在上述第1位置形成包圍上述強化纖維的開環(huán)。進而更優(yōu)選，上述可撓軟線的前端與上述卷繞線軸結(jié)合。

根據(jù)本發(fā)明的第2方面，對強化纖維進行真空處理的方法，包括：將腔室整體保持為減壓狀態(tài)，從輸送輥使上述強化纖維在上述腔室中垂下，使從上述輸送輥垂下的上述強化纖維通過在上述腔室內(nèi)配置的處理機，配置上述捕獲裝置，以使捕獲裝置捕獲通過上述處理機并鉛垂地落下的上述強化纖維的前端并定位，將可撓軟線配置于在上述捕獲裝置的上方或周圍包圍利用上述捕獲裝置進行了定位的上述前端的第1位置，與上述卷繞線軸同步地向使上述可撓軟線與上述強化纖維相接而導(dǎo)向卷繞線軸的第2位置拉取上述可撓軟線，使經(jīng)過上述處理機處理的上述強化纖維卷繞在上述卷繞線軸上。

優(yōu)選，上述方法還包括使上述可撓軟線的基端與上述卷繞線軸結(jié)合的步驟，在拉取上述可撓軟線的階段，利用上述卷繞線軸的旋轉(zhuǎn)來拉取上述可撓軟線。更加優(yōu)選，上述方法還包括如下的步驟：將上述可撓軟線的前端固定于上述可撓軟線以外的位置，以使上述可撓軟線在上述第1位置形成包圍上述強化纖維的開環(huán)。進而更優(yōu)選，上述方法還包括將上述可撓軟線的前端與上述卷繞線軸結(jié)合的步驟。

發(fā)明的效果

能夠在將裝置的大半保持于真空的狀態(tài)下更換線軸，進而能夠在將裝置整體保持為減壓狀態(tài)的條件下將纖維引導(dǎo)至線軸開始卷繞。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一實施方式的真空處理裝置的示意性剖面圖。

圖2是捕獲裝置及可撓軟線的示意性立體圖。

圖3A是形成閉環(huán)的可撓軟線的例子的示意性立體圖。

圖3B是形成閉環(huán)的可撓軟線拉取強化纖維的例子的示意性立體圖。

圖4A是形成開環(huán)的可撓軟線的例子的示意性立體圖。

圖4B是形成開環(huán)的可撓軟線拉取強化纖維的例子的示意性立體圖。

圖5A是可撓軟線及卷繞線軸的示意性立體圖。

圖5B是另一例的可撓軟線及卷繞線軸的示意性立體圖。

具體實施方式

以下參照附圖對本發(fā)明的幾個實施方式進行說明。圖中未必以準(zhǔn)確的比例尺表示，因此特別需要注意的是，相互的尺寸關(guān)系不限于圖示情形。

參照圖1，本實施方式的真空處理裝置1，例如用于通過CVD或PVD等需要真空的工藝對強化纖維F實施涂裝的用途。作為強化纖維的例子有碳化硅、碳、氧化鋁，作為涂裝的例子有一氮化硼或碳，但是當(dāng)然不限于這些。并且不限于單纖維，在集束多根纖維而成的紗條、短纖維、帶或織物的真空處理中也能夠適用本實施方式。

真空處理裝置1概略地構(gòu)成為包括：腔室3；用于送出強化纖維F的送放線軸5；使送出的強化纖維F垂下的輸送輥7；進行CVD等處理的處理機9；用于捕獲通過了處理機9的強化纖維F的前端Fe的捕獲裝置11；以及，卷繞經(jīng)過處理機9處理的強化纖維CF的卷繞線軸13。將多組送放線軸5、輸送輥7、捕獲裝置11及卷繞線軸13平行配置，可以使多根強化纖維F同時地通過處理機9。

腔室3是能夠?qū)⑵湔w保持為減壓狀態(tài)的真空腔室。腔室3進一步區(qū)分為多個副室。在圖示例中構(gòu)成為包括：容納送放線軸5及輸送輥7的第1副室3a；容納處理機9的主室3b；容納捕獲裝置11及卷繞線軸13等的第2副室3c，并相互連通。腔室3根據(jù)需要還可以具備其它副室。

為了使腔室3內(nèi)成為減壓狀態(tài)，在腔室3上連接未圖示的一個以上的真空泵。至少在第1副室3a、主室3b及第2副室3c上分別連接各自的真空泵。在還有其它副室的情況下，這些副室也可以連接真空泵。

為了使強化纖維F鉛垂地垂下而通過處理機9，第1副室3a、主室3b及第2副室3c采用了鉛垂地重疊的形態(tài)。并且為了在處理機9內(nèi)確保足夠的反應(yīng)時間，主室3B可以在鉛垂方向上變長。因此，例如可以將第2副室3c設(shè)置于建筑的1層、主室3b設(shè)置于2層、第1副室3a設(shè)置于更上一層。

至少在第1副室3a與主室3b之間以及主室3b與第2副室3c之間，設(shè)置用于將彼此氣密地隔斷的閘門15、17。閘門15、17可以適用閘閥，或者也可以適用擺閥、蝶閥等其它閥門。優(yōu)選分別連接用于驅(qū)動閘門15、17的液壓缸等驅(qū)動裝置。

第1副室3a與主室3b之間以及主室3b與第2副室3c之間，也可以分別利用連通路而氣密地聯(lián)絡(luò)。閘門15、17可以分別在該連通路上設(shè)置。

送放線軸5容納在第1副室3a中。為了其旋轉(zhuǎn)而連結(jié)電動機等驅(qū)動裝置。通過關(guān)閉閘門15而能夠?qū)⒌?副室3a與主室3b之間氣密地隔斷，因此能夠在將主室3b保持為真空的狀態(tài)下使第1副室3a對大氣開放，從而能夠搬入或更換送放線軸5。

在第1副室3a內(nèi)還可以設(shè)置其它裝置、例如張力檢測器19。張力檢測器19用于檢測對送出的強化纖維F施加的張力。

強化纖維F以卷裝于送放線軸5的狀態(tài)搬入而供給真空處理。優(yōu)選如圖2所示，在強化纖維F的前端Fe結(jié)合錘W。錘W利用重力使強化纖維F通過處理機9內(nèi)并引導(dǎo)至捕獲裝置11。

返回參照圖1，輸送輥7也容納在第1副室3a中，相對于處理機9及捕獲裝置11特別地進行了配置。即，輸送輥7配置為，當(dāng)從送放線軸5送出的強化纖維F通過輸送輥7并從這里鉛垂地垂下后，則能夠通過處理機9并到達捕獲裝置11。輸送輥7可以固定于第1副室3a，或者也可以為了調(diào)節(jié)其位置而可動。

處理機9容納在主室3b中，并具有適于進行CVD或PVD等真空處理的構(gòu)成。例如在實施一氮化硼制的涂裝的情況下，則處理機9包括用于導(dǎo)入氟化硼氣體、氨氣及作為載體的氮氣的配管及加熱爐。處理機9的構(gòu)成當(dāng)然可以根據(jù)處理目的而適宜選擇。從輸送輥7垂下的強化纖維F鉛垂地通過處理機9，由此接受涂裝等處理。處理機9、特別是加熱爐可以是圓筒形或環(huán)狀，強化纖維F在其中心附近通過，從而強化纖維F接受均勻的處理。

一并參照圖1和圖2，捕獲裝置11配置在第2副室3c內(nèi)且在鉛垂地垂下的強化纖維F的前端Fe受重力牽引而自然落下的位置。即強化纖維F的前端Fe基本上僅受重力作用而能夠到達捕獲裝置11，捕獲裝置11捕獲前端Fe并使其定位。為了輔助前端Fe到達捕獲裝置11，也可以設(shè)置輥或漏斗等輔助性引導(dǎo)裝置。

另外，例如在第2副室3c內(nèi)可以設(shè)置引導(dǎo)輥21。優(yōu)選引導(dǎo)輥21利用驅(qū)動裝置23而可動。在圖2中如實線所示，能夠使引導(dǎo)輥21后退而不與強化纖維F接觸，此時強化纖維F能夠向捕獲裝置11自由落下。在開始真空處理并將經(jīng)過處理的強化纖維CF卷繞于卷繞線軸13時，則如單點劃線所示，使引導(dǎo)輥21前進而與經(jīng)過處理的強化纖維CF接觸，從而強化纖維F與被傾斜地牽引無關(guān)地在處理機9內(nèi)保持鉛垂。

當(dāng)然，也可以在輸送輥7或引導(dǎo)輥21以外設(shè)置引導(dǎo)強化纖維F的任意的裝置。該裝置也可以在第1副室3a、主室3b、第2副室3c中都進行設(shè)置。

捕獲裝置11的上表面可以是包括平面在內(nèi)的任意形狀，例如可以具備凹陷11H。錘W落入凹陷11H內(nèi)則利用捕獲裝置11進行的捕獲及定位就更加可靠。也可以取代凹陷11H而采用錘W嵌入的穴、筒或貫通孔。并且也可以取代所有這些或在其基礎(chǔ)上，使捕獲裝置11具備吸引前端Fe或錘W的磁鐵等吸引手段或使其附著的粘接劑或粘彈性體等。

真空處理裝置1可以具備使捕獲裝置11升降的升降裝置25。在圖3A中如實線所示，在捕獲前端Fe時能夠預(yù)先使捕獲裝置11上升。并且如單點劃線所示，在將經(jīng)過處理的強化纖維CF卷繞在卷繞線軸13上時，能夠預(yù)先使捕獲裝置11下降。這樣進行升降對于使后述的可撓軟線27可靠地拉取前端Fe是有利的。

參照圖2可見，真空處理裝置1在第2副室3c內(nèi)具備用于將強化纖維F向卷繞線軸13拉取的可撓軟線27?？蓳宪浘€27例如其前端27e可滑動地與可撓軟線27本身結(jié)合而構(gòu)成閉環(huán)27L。

閉環(huán)27L置于臺10上，臺10在捕獲裝置11的上方或周圍配置，因此在該位置上閉環(huán)27L包圍利用捕獲裝置11進行了定位的強化纖維F。臺10可以固定于該位置，也可以能夠向該位置移動地可動。臺10可以如圖所示為具有貫通孔的平板，或者也可以是棒狀、帶狀。

可撓軟線27的基端27p如圖5A所示與卷繞線軸13結(jié)合，從而能夠利用卷繞線軸13的旋轉(zhuǎn)如圖3B的箭頭A所示被牽引。此時可撓軟線27與強化纖維F相接，如圖3B所示，前端Fe沿著強化纖維F滑動，環(huán)27L變小而將其捕捉。卷繞線軸13繼續(xù)旋轉(zhuǎn)而可撓軟線27將強化纖維F向卷繞線軸13拉取。為了將錘W與強化纖維F一起卷繞，卷繞線軸13具備錘W嵌入的槽13G，基端27p可以與槽13G結(jié)合。

或者可撓軟線27也可以如圖4A所示形成開環(huán)27N。其前端27e固定于可撓軟線27以外的位置，環(huán)27N不是閉合而是開放并且包圍強化纖維F?；?7p與上述同樣地結(jié)合于卷繞線軸13，可撓軟線27利用其旋轉(zhuǎn)將強化纖維F如圖4B的箭頭A所示向卷繞線軸13拉取。此時可撓軟線27不是在恒定的位置捕捉強化纖維F，而是一邊相互滑動一邊拉取強化纖維F。在該例中難以卷繞錘W，因此可以將其留在捕獲裝置11上而利用后述的切刀29切除。

或者前端27e也可以如圖5B所示與卷繞線軸13結(jié)合。此時，基端27p結(jié)合的槽13G與前端27e結(jié)合的異徑部13L的直徑可以不同。如果直徑不同，則牽引基端27p的速度與牽引前端27e的速度不同，因此可撓軟線27與強化纖維F不在恒定的位置相接，而是一邊相互滑動一邊拉取強化纖維F。

或者，也可以使槽13G及異徑部13L的任一或兩方以與卷繞線軸13的本體不同的速度旋轉(zhuǎn)。這種機構(gòu)能夠適用行星齒輪等公知機構(gòu)。并且在上述任一例中，也可以取代卷繞線軸13而在與卷繞線軸13同步動作的其它牽引手段上連接可撓軟線27。

卷繞線軸13和捕獲裝置11一起容納在第2副室3c中。為了其旋轉(zhuǎn)而連結(jié)電動機等驅(qū)動裝置。經(jīng)過處理機9處理的強化纖維CF被可撓軟線27拉取而卷繞于卷繞線軸13。通過關(guān)閉閘門17能夠?qū)⒅魇?b與第2副室3c之間氣密地隔斷，因此能夠在將主室3b保持為真空的狀態(tài)下使第2副室3c對大氣開放，從而能夠搬入或更換卷繞線軸13。經(jīng)過處理的強化纖維CF以卷繞于卷繞線軸13的狀態(tài)被回收。

錘W可以與經(jīng)過處理的強化纖維CF一起卷繞于卷繞線軸13，但是也可以在卷繞前將其切除。因此可以在第2副室3c內(nèi)設(shè)置切刀29。并且可以設(shè)置用于計量錘W的切除時機的傳感器。在圖2例中使用了與經(jīng)過處理的強化纖維CF相接地配置的旋轉(zhuǎn)計31。利用旋轉(zhuǎn)計31計測強化纖維CF的走行距離，因此能夠獲知切除錘W的適當(dāng)時機。

根據(jù)本實施方式，對強化纖維進行CVD或PVD等真空處理的順序例如是以下這樣。

參照圖1，利用未圖示的真空泵將腔室3內(nèi)維持于減壓狀態(tài)。通過關(guān)閉閘門15、17將第1副室3a、第2副室3c從主室3b氣密地隔斷。接下來向第1、第2副室3a、3c導(dǎo)入外部氣體而使其對大氣開放。此時也將主室3B內(nèi)維持于減壓狀態(tài)。

向?qū)Υ髿忾_放的第1副室3a導(dǎo)入卷裝了強化纖維F的送放線軸5。如果有空的送放線軸5處在第1副室3a內(nèi)則對其進行更換。從導(dǎo)入的送放線軸5引出強化纖維F，如果進行了設(shè)置則使其通過張力檢測器19，進而通過輸送輥7并從這里鉛垂地垂下。在其前端Fe結(jié)合錘W。

并行地向?qū)Υ髿忾_放的第2副室3c導(dǎo)入空的卷繞線軸13。如果有卷裝了經(jīng)過處理的強化纖維CF的卷繞線軸13則對其進行更換。

關(guān)閉第1副室3a、第2副室3c并利用未圖示的真空泵進行減壓。當(dāng)內(nèi)部達到所需的真空度時則打開閘門15、17而第1副室3a、主室3b、第2副室3c相互連通。此時如圖2所示，引導(dǎo)輥21后退。

從輸送輥7鉛垂地垂下的強化纖維F通過在主室3B內(nèi)配置的處理機9。通過了處理機9的強化纖維F繼續(xù)鉛垂地落下而其前端到達捕獲裝置11。與前端Fe結(jié)合的錘W落到捕獲裝置11上而使前端Fe定位。此時捕獲裝置11可以上升到與臺10上的可撓軟線27的閉環(huán)27L或開環(huán)27N相同程度的位置。

使捕獲裝置11下降，如圖3A或圖4A所示，使強化纖維F圍在環(huán)27L或環(huán)27N中。并行地使引導(dǎo)輥21前進而能夠與強化纖維F相接。

使卷繞線軸13或牽引裝置動作，從而通過拉取可撓軟線27，使可撓軟線27與強化纖維F相接而導(dǎo)向卷繞線軸13。當(dāng)強化纖維F到達卷繞線軸13而開始其卷繞，則能夠使切刀29動作而將錘W切除。是否到達卷繞線軸13可以利用旋轉(zhuǎn)計31進行確認(rèn)。

使處理機9運轉(zhuǎn)而對強化纖維F實施涂裝等處理，同時使卷繞線軸13旋轉(zhuǎn)而將經(jīng)過處理的強化纖維CF以恒定的速度卷繞于卷繞線軸13。

由上述說明可以理解的是，當(dāng)真空處理結(jié)束而對線軸進行更換時，需要使第1副室、第2副室對大氣開放，但是主室可以保持真空狀態(tài)。將在真空處理裝置中容積及內(nèi)面積最大的主室保持真空，因此能夠在更換線軸后以短時間的減壓作業(yè)獲得所需的真空度，從而能夠以較高的生產(chǎn)性反復(fù)進行真空處理。

并且根據(jù)本實施方式，能夠在真空下執(zhí)行使纖維與卷繞線軸連接的作業(yè)。

該作業(yè)在大氣壓下則易于通過手工作業(yè)執(zhí)行?；蛘吣軌?qū)⒗w維和空氣一起吸引至噴嘴來進行定位，并能夠利用可動臂等對其進行拉取。即，在大氣壓下也能夠使該作業(yè)自動化。但是該作業(yè)是在纖維通過主室的狀態(tài)下進行，因此必然也須使主室對大氣開放。這會如上所述顯著降低生產(chǎn)性。而在真空下則手工作業(yè)和噴嘴吸引都無法執(zhí)行。

根據(jù)本實施方式，在利用捕獲裝置使強化纖維定位后，能夠利用可撓軟線進行拉取而將其引導(dǎo)至卷繞線軸，因此能夠在真空下自動地執(zhí)行該作業(yè)。必然無需使主室對大氣開放而能夠獲得較高的生產(chǎn)性。

雖然利用優(yōu)選實施方式對本發(fā)明進行了說明，但是本發(fā)明不限于上述實施方式。基于上述公開內(nèi)容，該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠通過對實施方式的修正或變形來實施本發(fā)明。

產(chǎn)業(yè)上的利用可能性

可以提供能夠在將裝置的大半保持為真空的狀態(tài)下更換線軸的真空處理裝置。