JP2005089901A - ブレイディングキャリア - Google Patents

Abstract

【課題】 含浸している樹脂の含有率が大きいスリットヤーンを用いて組物組成することを可能とする、前記スリットヤーンを保持してブレイダーに供給するブレイディングキャリアを提供することである。
【解決手段】 多数のスリットヤーンＳＹをブレイディングして筒状の組物を組成するブレイダーＢＲに搭載されるブレイディングキャリアであって、前記スリットヤーンＳＹが巻かれたボビン１を保持するブレイディングキャリアＢＣが、前記スリットヤーンＳＹに添付されている剥離シートＳＹａを当該スリットヤーンから分離して巻き取る巻取ローラ３を備える構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数本の糸条或いは繊維束（以下、単に糸条と称する）をマンドレルの周囲に巻き付けて種々の組成体を組成するブレイダーに係り、特に剥離シートが添付されている幅広のスリットヤーンを供給するのに好適なブレイディングキャリアに関するものである。

最近では、ガラス繊維や炭素繊維、あるいはナイロン繊維等の高強力糸条よりなる繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics：以下、ＦＲＰという。）でパイプやシャフト等の種々の繊維強化複合材料を製造している。また、これらの繊維強化複合材料を、樹脂を含浸した糸状（プリプレグヤーン）を自動的に組物構成して製造するブレイダーが知られている。

前記ブレイダーは、円筒型、Ｔ字型、Ｉ字型、テトラポット型等の種々の形状を有するマンドレルの周囲に複数本の糸条を交錯させて組物構成の組成体を組成するものであって、糸条が巻かれたボビンを載置しているボビンキャリアを、軌道に沿って走行させることにより組成体を組成する構成とされている。

さらには、中糸用糸条と補強用糸条とを兼用する糸条が巻かれたボビンを保持するボビンキャリアを備えるブレイダーも既に公開されている。（例えば、特許文献１参照）
また、幅広のテープを用いて組物組成するテープ用ブレイダーも公開されている。（例えば、特許文献２参照）
特開平６−２７２１４３号公報（第１−１０頁、第５図） 特開平７−２７９０１７号公報（第１−４頁、第３図）

予め樹脂が含浸された幅広のスリットヤーン（プリプレグスリットヤーンともいう）を用いて組物組成する際には、スリットヤーンに添付された剥離シートを除去してブレイディングする必要がある。

そのために、従来のテープ用ブレイダーにより、前記スリットヤーンを用いて組物組成する際には、先ず、スリットヤーンから剥離シートを除去した状態にボビンに巻き返してブレイダーに供給する必要があった。

しかし、含浸している樹脂の含有率が大きいスリットヤーンの場合では、剥離シートを除去した状態でボビンに巻き取ると、ヤーン同士が付着してしまい、解除不良や表面剥がれを起こすという問題がある。

本発明の目的は、上記問題点を解消するために、含浸している樹脂の含有率が大きいスリットヤーンを用いて組物組成することを可能とする、前記スリットヤーンを保持してブレイダーに供給するブレイディングキャリアを提供することである。

上記の目的を達成するために請求項１に係る発明は、多数のスリットヤーンをブレイディングして筒状の組物を組成するブレイダーに搭載されるブレイディングキャリアであって、前記スリットヤーンが巻かれたボビンを保持するブレイディングキャリアが、前記スリットヤーンに添付されている剥離シートを当該スリットヤーンから分離して巻き取る巻取ローラを備えていることを特徴としている。

上記の構成を有する請求項１に係る発明によれば、剥離シートを添付したままのスリットヤーンを保持した状態のブレイディングキャリアから、剥離シートを分離し除去した状態のスリットヤーンとしてブレイダーに供給することができる。

請求項２に係る発明は、前記ボビンの両側にギヤ付き鍔部を配設して、前記ボビンの回転に伴い一体回転する前記ギヤ付き鍔部により前記巻取ローラの巻取を駆動する構成としたことを特徴としている。

上記の構成を有する請求項２に係る発明によれば、スリットヤーンが引き出される際のボビンの回転により剥離シートを巻き取る動力を得ることができ、簡単な構成とすることができる。

請求項３に係る発明は、前記ボビンに前記ギヤ付き鍔部とは別にラチェットギヤを設け、該ラチェットギヤに係合するラチェットフックを配設すると共に、前記スリットヤーンが引き出される際の引張張力が所定の張力に達すると前記ラチェットフックが引っ張られてラチェットギヤとの係合を解除して前記ボビンが回転される構成としていることを特徴とする。

上記の構成を有する請求項３に係る発明によれば、スリットヤーンの引き出し張力を所定の値に維持することができる。

請求項４に係る発明は、前記巻取ローラが、前記ボビンのギヤ付き鍔部により回転駆動される伝達ギヤの側部に接離自在であって、押圧ばねにより前記伝達ギヤに当接する方向に付勢されている構成であることを特徴としている。

上記の構成を有する請求項４に係る発明によれば、巻取ローラに剥離シートが巻かれていって径が増大した際に、巻取長さが増加しようとしても、押圧ばねの付勢力よりも剥離シートの張力が大きくなって、巻取を停止する作用が働き、巻取動作を自動的に制御することができる。

請求項５に係る発明は、前記巻取ローラの巻き始めの巻取速度を、引き出されるスリットヤーンの引き出し速度より僅かに速くしていることを特徴としている。

上記の構成を有する請求項５に係る発明によれば、分離される剥離シートを弛ませることなく確実に巻き取ることができる。

請求項６に係る発明は、前記ブレイディングキャリアが、前記ブレイダーに設置される軌道を走行する基部と、前記ボビンを保持しスリットヤーンを送り出すローラ群を備えるキャリア本体とから構成されていると共に、前記基部と前記キャリア本体とを一軸にて軸支する構成とすることで自在な組付角度にて固定可能としていることを特徴としている。

上記の構成を有する請求項６に係る発明によれば、任意の大きさのマンドレルの外周に無理なくスリットヤーンを案内して組物組成することができる。

本発明によれば、剥離シートを添付した状態のスリットヤーンを保持したブレイディングキャリアから、剥離シートを分離して除去しながらスリットヤーンのみを組成点に供給することができるブレイディングキャリアを得ることができる。

含浸している樹脂の含有率が大きいスリットヤーンを用いて組物組成することを可能とするために、前記スリットヤーンを剥離シートを添付した状態で保持してブレイダーに供給するブレイディングキャリアを得るという目的を、スリットヤーンに添付されている剥離シートを分離して巻き取る巻取ローラを備えたブレイディングキャリアとすることで実現した。

以下、本発明に係るブレイディングキャリアの実施例について、図１から図６に基づいて説明する。

先ず、図５および図６にもとづき、複数本の強化繊維糸条を交錯させて組成体を組成する自動機であるブレイダーの一構成例について説明する。図５はブレイダーの一例を示す概略正面図であり、図６は前記ブレイダーの概略側断面図である。ブレイダーＢＲは、ブレイダー本体Ｂｂとマンドレル装置Ｂｍから構成されている。この発明の適用例において、前記マンドレル装置Ｂｍは、マンドレルｍの位置を制御するための装置であり、マンドレルｍを把持して水平移動および回転動作を行うものである。

前記ブレイダー本体Ｂｂは、軸線が水平で一側に開口ｅを有するほぼ円筒状の機台Ｆｂ内に配置された曲率半径Ｒの曲面状の上板Ｕと、上板Ｕの周方向に穿設された軌道に沿って走行するボビンキャリアＣと、ボビンキャリアＣを軌道に沿って走行させるための駆動装置Ｄと、糸条案内装置Ｇを有している。

そして、ボビンキャリアＣに載置されたボビンからボビンの軸線方向に引き出される糸条Ｙが上板Ｕのほぼ中心に集合し、また、マンドレル装置Ｂｍに取り付けられたマンドレルｍの位置は、マンドレルｍ上に形成される組物の組成点Ｐが上板Ｕの中心に位置するようになっている。マンドレル装置Ｂｍは、マンドレルｍを一次元、二次元あるいは三次元的に位置制御することができる。

こうして、ボビンキャリアＣが駆動装置Ｄによって軌道に沿って走行させられるとともに、マンドレルｍの位置がマンドレル装置Ｂｍによって制御され、その結果、多数の糸条Ｙが交錯し、また、必要に応じて、機台ＦｂのフレームＦｂ'にほぼ水平に配置されたボビンキャリアＣから中糸用糸条ｙが、軌道に沿って走行するボビンキャリアＣから巻き戻され組み上げられる糸条Ｙに交絡することにより、ブレイディング（組物）が行われて種々の形状のマンドレルｍ上に組物が組み上げられる。

ブレイディングによる組物作製が完了した後、適当な切断装置によって糸条Ｙおよびｙが切断され、完成した組物組成を備えたマンドレルｍは、マンドレル装置Ｂｍから取り外される。

ここで、糸条Ｙとして予め樹脂が含浸されている幅広のスリットヤーンＳＹを用いてブレイディングする際に、スリットヤーンＳＹが巻かれているボビン１を保持するブレイディングキャリアＢＣについて図１から図３により詳細に説明する。

本発明に係るブレイディングキャリアＢＣは、ただ糸条Ｙが巻かれたボビンを支持する前記のボビンキャリアＣとは違い、幅広のスリットヤーンＳＹが巻かれているボビン１を支持すると共に、スリットヤーンＳＹに添付されている剥離シートＳＹａを分離して巻き取る巻取ローラを備えているものであるので、ボビンキャリアではなくブレイディングキャリアと称する。

図１にはブレイディングキャリアＢＣの全体側面図を、図２には全体正面図を示している。また、図３には本発明に係る巻取ローラを示しており、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は剥離シ−トが分離される際の概略説明図である。ブレイディングキャリアＢＣは、基部１０にキャリア本体１１を一個のネジ１３にて軸支して固定する構成とし、前記基部１０と前記キャリア本体１１とが任意の角度θ傾いた状態で固定されるように設定している。さらに、該キャリア本体１１に、ボビン１、ガイドローラ２、巻取ローラ３、固定ローラ４、をそれぞれ回転自在に装着し、さらに、スプリング９を介して移動自在に装着した移動ローラ５と、送り出しローラ６，７とを配設している。つまり、前記キャリア本体１１は、ボビン１を保持すると共にスリットヤーンＳＹを送り出すローラ群を備えている構成である。

前記ボビン１に巻かれているスリットヤーンＳＹは、ガイドローラ２に周接しながら上方に引っ張り出されて、その位置を固定されていて回転ローラである固定ローラ４に巻回されて下向きに転向し、移動ローラ５を介して上方に向かい、送り出しローラ６または７にガイドされて組物の組成点Ｐへ送り込まれている。

前記移動ローラ５はスプリング９を介して上下方向（図中の矢印Ａ１方向）に摺動自在な支持部材５Ａに支持された回転ローラであって、引っ張り出されるスリットヤーンＳＹの張力に応じて上へ引き上げられる構成である。

前記支持部材５Ａはガイド１２の外面を摺動自在であると共に、ガイド１２内に装着されるスプリング９により下方に押下げられた構成である。そのために、支持部材５Ａを上方に押し上げる力が作用すると、前記スプリング９の付勢力に抗して上方に移動することができる。

また、ボビン１の両側の鍔をギヤ付き鍔部Ｇ１とし、さらにラチェットギヤＧＲを配設する構成とし、前記ラチェットギヤＧＲにラチェットフック８を係合自在な構成とした。さらに、前記ラチェットフック８は支軸８ａを回転中心として回動自在とすると共に、押さえばね８ｂの付勢力により前記ラチェットギヤＧＲに係合させる構成としている。さらに、前記支持部材５Ａの上昇移動に連動するワイヤーやアーム等の部材（不図示）を設けて前記ラチェットフック８を持ち上げる構成として、前記移動ローラ５が上昇すると、前記押さえばね８ｂの付勢力に抗してワイヤーやアーム等の部材が前記ラチェットフック８を図中の矢印Ａ２方向に回動するように構成することができる。

つまり、スリットヤーンＳＹが引っ張られていない状態では移動ローラ５も引き上げられておらず、ラチェットフック８も引き上げられない。この時にはラチェットフック８は押さえばね８ｂにより下向きに押圧された状態であり、前記ラチェットギヤＧＲに係合している構成である。

組物組成が開始されてスリットヤーンＳＹが引っ張り出されると、スリットヤーンＳＹに張力が付加されて、スプリング９の付勢力に抗して支持部材５Ａと共に移動ローラ５が引き上げられる。そうすると、前記ラチェットフック８も図示しない前記腕部材等により押さえばね８ｂの付勢力に抗して支軸８ａ回りに矢印Ａ２方向に回動させられて、ラチェットギヤＧＲとの係合が解除される構成とされている。

ラチェットフック８が持ち上げられて回動されラチェットギヤＧＲとの係合が解除されると、前記ボビン１は回転自在となり、スリットヤーンＳＹの引張張力によって回転する。また、組物組成が停止されてスリットヤーンＳＹの張力が減少すると、スプリング９の付勢力により移動ローラ５が下方に下げられると共に、ラチェットフック８も押さえばね８ｂの付勢力により押圧されて再度ラチェットギヤＧＲと係合して、ボビン１の回転を停止する構成である。

ボビン１は、一端をキャリア本体１１に固着したピン１４に挿通して着脱自在であり、スリットヤーンＳＹが巻かれた満玉状態のボビン１を前記ピン１４に挿通した後で、フック１５を係止して抜け止め構成としている。ボビン１の中空状内径はピン１４の外径よりも僅かに大きく設定されていて、ボビン１がピン１４を回転中心として軽く回転するように構成されている。

ボビン１に巻かれているスリットヤーンＳＹは図３（ｂ）に示すように、剥離シートＳＹａが添付された二層構成とされており、樹脂が含有されたスリットヤーンを重ね合わせた時に、スリットヤーン同士が付着しないように構成されている。

そのために、スリットヤーンＳＹをブレイディングの組成点に送り込む時には前記剥離シートＳＹａを分離し除去して送り出すことが必要となる。本実施例では、図に示すように巻取ローラ３に分離した剥離シートＳＹａを巻き取りながら、スリットヤーンＳＹのみを組成点へ送り出すように構成している。

巻取ローラ３は剥離シートＳＹａを巻き取るローラであり、伝達ギヤＧ３の側面にばね付勢により押圧されて当接する構成とされている。図３（ａ）に示すように、一端に伝達ギヤＧ３を備えるギヤボスＧＢがキャリア本体１１に配設されている固定軸１６に差し込まれていると共に、前記ギヤボスＧＢの外周にブッシュ３ａ、３ｂを介して前記巻取ローラ３が装着されている。また、該巻取ローラ３はワッシャ１７Ａ、１７Ｂ間にて圧縮される圧縮ばねＳｐを介してギヤＧ３の側面に押圧されて当接している。ここで、１８Ａはワッシャ１７ＢがギヤボスＧＢから抜け出すのを阻止するスナップリングであり、１８ＢはギヤボスＧＢが固定軸１６から抜け出すのを阻止するスナップリングである。

上記のように、圧縮ばねＳｐの付勢力により巻取ローラ３を押圧して、伝達ギヤＧ３の側面に押し付ける際に、ブッシュ３ａ、３ｂを介して前記巻取ローラ３が前記伝達ギヤＧ３に圧接する構成としているので、伝達ギヤＧ３が回転させられると、押圧される摩擦力により伝達ギヤＧ３の回転に同調して巻取ローラ３も一体的に回転する。ただし、回転する巻取ローラ３が巻き取る剥離シートＳＹａの巻取張力が大きくなって、前記圧縮ばねＳｐの付勢力による摩擦力よりも強くなると、ブッシュ３ａ、３ｂ部にて空回りを生じて前記巻取ローラ３の回転が阻止されて、伝達ギヤＧ３の回転に同調しなくなるような構成である。

前記伝達ギヤＧ３はボビン１のギヤ付き鍔部Ｇ１と中間ギヤＧ２を介して連結されており、ボビン１が回転すると、該回転に同期して回転するものであり、引っ張り出されるスリットヤーンＳＹに同期して剥離シートＳＹａを巻き取ることができる。

また、前記巻取ローラ３の巻き始めの巻取速度が、引き出されるスリットヤーンＳＹの引き出し速度より僅かに速くなるように、ギヤ付き鍔部Ｇ１と伝達ギヤＧ３の歯数とローラ径を設定している。そのために、引き出されるスリットヤーンＳＹの引き出し速度よりも速く剥離シートＳＹａを巻き取るように動作することになり、剥離シートＳＹａを引っ張り気味にスリットヤーンＳＹから引き離すように作用するので、確実に剥離シートＳＹａを分離して巻き取ることができる。

勿論、前記圧縮ばねＳｐの付勢力の大きさにより、前記ブッシュ３ａ、３ｂ部にて空回りが生じ伝達ギヤＧ３の回転に同調しなくなるタイミングがずれるので、前記剥離シートＳＹａが破断しない程度の張力で前記空回りが生じるような付勢力を備える圧縮ばねＳｐを選択することが必要となる。

上記のような構成とすることで、所定の張力でスリットヤーンＳＹが引き出されようとすると、支持部材５Ａが引き上げられて、ラチェットフック８がラチェットギヤＧＲから離反し、ボビン１が回転し始める。同時にギヤ付き鍔部Ｇ１が回転するので、中間ギヤＧ２を介して伝達ギヤＧ３が回転されて、巻取ローラ３が剥離シートＳＹａを巻き取る方向に回転する。この時に、巻取ローラ３の巻取速度をスリットヤーンＳＹの引き出し速度よりも僅かに速く設定しているので、剥離シートＳＹａを引張ぎみにスリットヤーンＳＹから引き離すことになり、剥離シートＳＹａを確実に分離して巻き取ることができる。

図４には本発明に係るブレイディングキャリアＢＣを大きな径のマンドレルＭ回りに周回させているところを示しているが、多数の左回転キャリアＢＣＡと右回転キャリアＢＣＢを軌道Ｘに沿ってそれぞれ左方向、右方向に周回移動して組物組成する構成である。

この時に、各キャリアからマンドレルＭへ向かうスリットヤーンＳＹは、前記マンドレルＭの外周に真っ直ぐ向かう接線方向に引き出されている。そのために、樹脂が含浸された幅広のテープであるスリットヤーンＳＹに異常な負荷が掛からず、無理なく引き出して組物組成することができる。

スリットヤーンＳＹの引き出し方向を図に示すように角度θ傾けるために、ブレイディングキャリアＢＣの基部１０の突設アーム１０Ａとキャリア本体１１の固定アーム１１Ａとを一個のネジ１３にて軸支して固定する構成とし、前記基部１０と前記キャリア本体１１とが任意の角度傾いた状態で固定可能な構成としている。そのために、スリットヤーンＳＹの引き出し方向を、マンドレルＭの径に合わせて、図に示すように角度θ傾けて、マンドレルＭの接線方向に正しく案内することができる。

前記のように、スリットヤーンＳＹを組物組成するマンドレルＭの外周面に向けて、正しく案内する構成としているので、種々の径のマンドレルに対応したスリットヤーンＳＹの引き出し方向に容易に設定することができ、種々の大きさの組成物を無理なく組成することができる。

本発明に係るブレイディングキャリアの全体側面図である。 ブレイディングキャリアの全体正面図である。 本発明に係る巻取ローラを示しており、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は剥離シ−トが分離される際の概略説明図である。 ブレイディングキャリアをマンドレル回りに周回させているところを示す概略正面図である。 ブレイダーの一例を示す概略正面図である。 前記ブレイダーの概略側断面図である。

符号の説明

１ ボビン
３ 巻取ローラ
４ 固定ローラ
５ 移動ローラ
６、７ 送り出しローラ
８ ラチェットフック
１０ 基部
１１ キャリア本体
ＳＹ スリットヤーン
ＳＹａ 剥離シート
Ｓｐ 圧縮ばね（押圧ばね）
θ 角度
Ｇ１ ギヤ付き鍔部
Ｇ３ 伝達ギヤ
ＢＣ ブレイディングキャリア
ＢＲ ブレイダー

Claims (6)

1. 多数のスリットヤーンをブレイディングして筒状の組物を組成するブレイダーに搭載されるブレイディングキャリアであって、前記スリットヤーンが巻かれたボビンを保持するブレイディングキャリアが、前記スリットヤーンに添付されている剥離シートを当該スリットヤーンから分離して巻き取る巻取ローラを備えていることを特徴とするブレイディングキャリア。
2. 前記ボビンの両側にギヤ付き鍔部を配設して、前記ボビンの回転に伴い一体回転する前記ギヤ付き鍔部により前記巻取ローラの巻取を駆動する構成としたことを特徴とする請求項１に記載のブレイディングキャリア。
3. 前記ボビンに前記ギヤ付き鍔部とは別にラチェットギヤを設け、該ラチェットギヤに係合するラチェットフックを配設すると共に、前記スリットヤーンが引き出される際の引張張力が所定の張力に達すると前記ラチェットフックが引っ張られてラチェットギヤとの係合を解除して前記ボビンが回転される構成としていることを特徴とする請求項１または２に記載のブレイディングキャリア。
4. 前記巻取ローラが、前記ボビンのギヤ付き鍔部により回転駆動される伝達ギヤの側部に接離自在であって、押圧ばねにより前記伝達ギヤに当接する方向に付勢されている構成であることを特徴とする請求項２または３に記載のブレイディングキャリア。
5. 前記巻取ローラの巻き始めの巻取速度を、引き出されるスリットヤーンの引き出し速度より僅かに速くしていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のブレイディングキャリア。
6. 前記ブレイディングキャリアが、前記ブレイダーに設置される軌道を走行する基部と、前記ボビンを保持しスリットヤーンを送り出すローラ群を備えるキャリア本体とから構成されていると共に、前記基部と前記キャリア本体とを一軸にて軸支する構成とすることで自在な組付角度にて固定可能としていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のブレイディングキャリア。

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