JP2005132078A

JP2005132078A - ガラス繊維強化プラスチック製筒物及び三次元自由表面中空物の成形法

Info

Publication number: JP2005132078A
Application number: JP2003403782A
Authority: JP
Inventors: Teruo Ozaki; 輝夫尾崎
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】フィラメントワインディング法による成形作業について、
▲１▼成形する形状の種類を拡げる。
▲２▼ガラス繊維強化プラスチック製筒物及び外表面上に窪みを持たない三次元自由表面を有する中空物の成型用型を軽量化し、型の運搬取扱いを容易にする。
▲３▼型材質を変更し、折畳み可能とすることで保管場所空間を節減する。
▲４▼成形作業時間を短縮する設備に改める。
▲５▼全表面の一体成形を可能にする。
【解決手段】▲１▼従来の木製、又は硬質合成樹脂製型を、寸法安定性及び気密性の高いシートを用いた袋型に変更する。
▲２▼懸架装置を設置する。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、ＦＲＰ製筒物のＦＷ法による成形の分野に属するもので、成形作業の設備の基本となる型について、従来の木材及び硬質合成樹脂を用いた型（以下、マンドレルという）を廃して、軟質樹脂で被覆され気密性と寸法安定性（保形性）を有する布製シートを外皮とした袋の内部に送気し、その空気圧により、所要の形を形成する袋型を用いて一体成型する技術である。

マンドレルを成型機回転軸に装着し、ＦＷ法により直胴部及び直胴部の一方の開口面に直結する端板を同時に成型硬化した後、マンドレルより離型して成型工程を終了し、別途、手作業により成型済みの端板を、直胴部の他の一方の開口部に、手作業によって連接して成型工程を完了する。

発明が解決しょうとする課題

▲１▼品種の拡大。筒物とその両端に連接する錐体、半球体など窪みのない三次元曲表面をもつ中空物の成形を可能とする。
▲２▼全表面の一体成形。但し、内部点検及び袋型内部の機器類取り出しのための開口、復元は手作業となる。
▲３▼型の運搬の容易化。マンドレル材質の密度が高く、重くて運搬に手間取る。
▲４▼型の保管の軽易化。マンドレルの空積率が高く、保管する場所、空間の占有率が高い。
▲５▼量産する場合、マンドレルの脱着に要する時間が長い。
▲６▼型製作費用の節減

課題を解決するための手段

従来のマンドレルが剛体的であるのに対して、可撓性を有する型、即ち気密性と寸法安定性（保形性）の高いシートを外皮とする袋型をもって従来のマンドレルの機能を代替させて課題を解決しようとするものである。

直胴部の両端に凸型の表面を有する筒物の成形実施の手順を図１、図２、図３、図４、図５、図６に凖じて説明する。
▲１▼袋型の準備
成形品１６に適応した本体用袋型１７、端板用袋型２３を製作する。後述する本体用袋型開口部Ｘにおける端板用袋型２３との連結の一例として、開口部Ｘ周辺に内側面よりシートＷの全幅の１／２を接着する。残りの幅１／２は袋型密封時に接着する。開口部は最小の直径に縮小した袋型懸架装置が通過可能の直径Ｙとする。（図６参照）
▲２▼回転主軸１９を連結位置９で駆動元軸２４と同一軸上になるように連結する。
▲３▼回転主軸１９に、原動機６の回転を、鎖車７、チェーン８、鎖車５を介してネジ付棒２６に伝え、袋型を支持するリンク２の回転軸側の一端を鎖車５を挟んで右ネジと左ネジに加工されたネジ棒２６と嵌合するナット４に連結してネジ棒２６の回転をナット４の往復運動に変えると同時に、ネジ棒２６の軸心と合致する連桿３の固定ピン回りのリンク機構により連桿２の先端と連結する懸架固定バー１の変位により袋型の拡張、縮小を最大径Ｅ〜最小径Ｆの間に懸架固定する機能を有する袋型懸架装置並びに当該装置駆動用関連機器を装着し、その作動により懸架固定バーを最小径の位置に保つ。
▲４▼袋型を開口部Ｘを先頭にして、回転主軸１９、懸架装置１、２、３、４、並びに当該装置駆動関連機器５、６、７、８、２６を包含し、所定の位置まで進め、当該位置で本体用袋型１７の開口部Ｘの全周辺と端板用袋型２３の全周辺とを突き合わて連結する。連結方法の一例として▲１▼に述べた袋型内面よりシートＷを気密性を保って接着する。
▲５▼端板用袋型２３の駆動元軸２４の貫通部分での気密性を保持して、両者を連結する、その方法の一例として二枚（懸架装置側を固定）のフランヂにより袋型貫通部Ｚの全周をはさみボルト、ナットにより締め付けて気密を保持する。（図６参照）
▲６▼回転主軸１９内を通り、点１２に開口する送気ホース１５（弁の開閉により真空パイプ１４に切り替え可能）により、袋型を適当な内部圧力で膨張させ、所定の形状寸法を確認して、袋型懸架装置を拡大して袋型を成型作業に耐えられる位置に懸架固定する。
▲７▼送気パイプ弁を内部圧力を維持したまま閉じ、上流側ホース１５（１４）を分離する。
▲８▼回転主軸内に装入された懸架装置駆動用電気コード１１を分離して、駆動用モーター１８により袋型の正常な回転を確認の後、ＦＷ法による成型作業に着手する。
▲９▼成形作業終了後、熱処理硬化工程を経て、圧縮空気系統１０、１３を連結し、端板用袋型２３と端板成形品２５（駆動側）との接触面に送気すると同時に、自然脱気系統１２、１５（又は真空ポンプによる強制脱気系統１２、１４）を併行し、他方、袋型懸架装置を漸次縮小させ最小収縮径に達する間に、成形品の離型を完了する。
▲１０▼縮小した懸架装置と袋型が成形品本体１６から取り出しうる最小径Ｋを確認して回転主軸と同心円状に成形品本体１６を切断分離し、端板成形品２５を残して回転主軸の自由端側へ平行移動する。
▲１１▼送排気ホース、及び懸架装置駆動用電気コードの回転主軸表面に突出する部分を除去して端板成形品２５を回転主軸１９より取り出し可能にした後、回転元軸２４と回転主軸１９との連結部９を分離し、端板成形品２５を抜き取る。
▲１２▼点検用開口部（直径Ｋ）より内部の成型結果を点検確認の後、当該開口部に端板成形品２５を復元して、開口部Ｋの全周接合と、回転主軸１９の貫通による端板成形品中心部の開口部分を手作業により塞ぐ。以上の実施の手順により成型を完了する。
★次に、回転主軸に関し非対称で、表面に窪みのない三次元自由曲面をなす中空物の成形について、以下図７、図８により説明する。
▲１３▼袋型の製作。▲１▼に準ずる。
▲１４▼袋型用懸架固定バー（懸架部分により異なる形状をもつ）の製作。（図７の１）
▲１５▼回転主軸１９を駆動元軸に連結する。（▲２▼参照）
▲１６▼袋型懸架用機器類を回転主軸に設置する。（▲３▼参照）
▲１７▼袋型の形状を的確に懸架固定するために、連桿（２、３）の長さは図２の場合と異なり、図８に示すようにナット４、長さ調節可能の連桿２、３のピン間距離を袋型にあわせて確定し固定する（例としてセットボルト２７を使用）、必要に応じて鎖車５と、歯数の異なる鎖車２８（図７）を併用する。このようにして各組みごとに連桿用ピン間距離をＤ、Ｎ、Ｕ、Ｊになるように懸架固定する。
▲１８▼以下の作業手順は▲４▼〜▲１２▼に準じて行なう。
★端板成形品２５の手作業について▲１１▼、▲１２▼の別法として▲１９▼以降に述べる。（図９、図１０、図１１参照）
▲１９▼端板成形品２５と同形の曲面を有する鍔付き（中心部に穴を持たない）端板Ｊ（図１０参照）を手作業により製作する。
▲２０▼本体側端板１６の開口部直径Ｋに幅Ｉの切り欠きを対称の位置に１個ずつ設ける。（図９参照）
▲２１▼本体側端板１６の切り欠き長さＤ（図９参照）を通過できる長さＤ′及び開口部径Ｋに嵌合する径Ｋ′に加工された端板Ｊを本体側端板に組み込んだ後、端板Ｊを９０度回転した位置に接合固定する。

発明の効果

▲１▼成形品種の拡大。ＦＷ法によるＦＲＰ成形品種を直円筒物のほかに、錐体、球体、楕円体その他、外表面に窪みのない三次元表面をもつ中空物にまで成形品種を拡大できる
▲２▼一体成形が可能。全表面を同時に一体成形する。ただし、袋型開口部の切断、復元、回転主軸貫通部の塞口など若干の手作業を要する。
▲３▼本発明による袋型はシート状のため、変形が自由であり、不要時は折畳み保管することが可能となり、保管場所が少なくてすむ。
▲４▼軽量のため、運搬が容易である。
▲５▼成形品の離型作業は袋型の収縮により行ない、離型後から成形品完成までに必要な手作業量が少ないため成型に要する合計時間が少なくなる。
▲６▼一組の連桿用ピン中心距離は主連桿、副連桿同距離で、各組み単位で調整可能（図８）のため、同一の懸架装置で多品種の成形ができる。

本発明の全体説明図である。袋型の懸架装置の説明図である。図１に示す回転主軸１９の駆動側Ｐ矢視図である。図１のＳ矢視図である。図１のＲ矢視図である。図１端板袋型の接合部Ｘの接合例図（参考）である。自由表面中空物の全体説明図である懸架装置リンク機構の説明図である端板Ｊの嵌合部（本体成形品開口部Ｋ）の切り欠き要領図である。端板成形品２５に代わり、手作業により製作された端板Ｊである。成形品１６開口部における端板Ｊの部分組立図である。

符号の説明

１袋型の懸架固定バー２懸架装置用主連捍３懸架支持用副連捍４懸架直径調整用ナット５懸架径調整用鎖車６調整用モーター７モーター直結鎖車８駆動用チェーン９回転主軸連結面１０離型用送気出口１１懸架装置モーター用コード１２送気口（又は排気口）１３圧縮空気送入口１４真空ポンプ連結口１５圧縮空気取入口（又は自然排気口）１６成形品１７本体用袋型１８駆動用モーター１９回転主軸２０懸架調整ナット位置（最大径懸架時）２１懸架調整ナット位置（最小径懸架時）２２コード取出部（気密保持）２３端板用袋型２４駆動元軸２５端板成形品２６懸架径調整用ネジ棒２７連桿用セットボルト２８鎖車２９連桿用ピン３０端板用袋型接着裏当てシートＡ本体用袋型外径Ｂ成形品直胴部厚さＣ成形品直胴部長さＥ最大懸架時直径Ｆ最小懸架時直径Ｇ調整用ナット移動範囲Ｈ調整用ネジ棒保持軸承間隔Ｋ端板成形品切断外径Ｍ懸架用連捍ピン中心距離Ｎ連捍用連結ピン中心距離Ｘ端板袋型接着面円周Ｙ端板袋型外径Ｚ回転主軸１９の袋型貫通部Ｊ端板成形品（別法）

Claims

筒物の直胴部およびその両端に連接する半球形、皿形、錐体形などの凸形の表面をなす端板を有する形状又は表面に窪みのない三次元自由表面で囲まれた形状のガラス繊維強化プラスチック（以下、ＦＲＰという）製中空物の一体成形に於て、成形品に適した形状の袋状のシート（以下、袋型という）を用い、その内部に、回転主軸及び回転主軸に装着された袋型懸架装置を密封した後、内部に圧縮空気を送気し、袋型を膨張させ成形品に適応した形状を実現した後、袋型内面より懸架装置を拡大して、袋型を懸架固定し、袋型内部は加圧状態のまま送気弁を閉じた後、送気用ホース及び袋型懸架装置駆動用コードを分離して袋型が回転可能の状態に保った後、ＦＲＰ製筒物の成型作業、即ち袋型を等速で回転させ回転軸に対して一定の角度を保ちながら樹脂を含浸させたガラス繊維を袋型に巻き付けるフィラメントワインディング法（以下、ＦＷ法という）による成型を施工し熱処理硬化の後、前述の送気用ホースならびに懸架装置駆動用ホースを再度、復元連結し、成型品の内面と袋型の外面が接する境界面への圧縮空気の送入と、袋型内部の脱気（必要に応じて真空ポンプを使用）を併行して両面を分離し、他方、袋型懸架装置を最小径まで漸次縮小し、成形品駆動側に懸架装置の取り出しと、成形品の内部点検を目的として設けた開口部より、成形品本体を駆動軸自由端末まで移動し、既に縮小した懸架装置及び袋型を取り出した後、更に懸架装置を回転主軸の連結面で駆動元軸より分離し、駆動側軸心部成形品を、回転主軸より抜き取り再び成形品駆動側開口部に復元して、はめ込み接合し、更に回転主軸の抜き取りにより生じた開口部を塞口する。他方、分離した回転主軸を原状に復元連結する。上記のように、内部に懸架装置を具備し、気密性並びに保形性をもつ布製のシートにより構成された袋型を用いてＦＲＰ製中空物を一体成型する方法。