JP2014237794A - プリプレグ渦巻き体の成形装置及びその成形方法、並びに該プリプレグ渦巻き体を含むスクロール流体機械 - Google Patents
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Abstract
Description
プリプレグ渦巻き体の成形装置であって、
長尺のプリプレグを長手方向に沿って連続して搬送可能な搬送手段と、
前記プリプレグを巻き取って渦巻き状に変形させるための第1巻取面と、前記第1巻取面に対して巻取ロールの軸方向に沿ってずらされて設けられた、前記プリプレグを巻き取って渦巻き状に変形させるための第2巻取面と、前記第1巻取面に巻き取られることで渦巻き状に変形された前記プリプレグを収容可能な、前記第2巻取面の内周側に形成された溝部と、を少なくとも有する巻取ロールと、
前記渦巻き状に変形されたプリプレグを前記巻取ロールの軸方向に沿って相対移動させるための移動手段と、
を少なくとも備えることを特徴とする。
このような実施形態によれば、回転軸とともに巻取ロールが回転することで、巻取ロールの巻取面にプリプレグを巻き付けることができるため、効率的にプリプレグ渦巻き体を成形することができる。
このような実施形態によれば、巻取ロールを軸方向に沿って移動させることで、渦巻き状に変形されたプリプレグを巻取ロールの軸方向に沿って相対移動させることができるため、簡易な装置構成で移動手段を構成することができる。
このような実施形態によれば、巻取ロールの巻き取り開始位置を一定に保つことが可能であり、プリプレグ渦巻き体の成形形状を安定させることができる。
また、巻き付け角度が360°に近づき過ぎると、後述する押付手段や硬化手段等を配置するスペースを確保できなくなる。このため、第1巻取面の始端から終端までの角度範囲は、240°以上300°以下とするのが好ましい。
このような実施形態によれば、プリプレグを巻取面に押し付けながら巻き付けることができるため、プリプレグ渦巻き体の成形精度を向上させることができる。
このような実施形態によれば、プリプレグを巻取面に巻き付ける直前に軟化させることができるため、効率的にプリプレグ渦巻き体を成形することができる。
このような実施形態によれば、プリプレグを硬化させて滑り易くすることで、渦巻き状に変形したプリプレグを巻取ロールの軸方向に沿って容易に相対移動させることが可能となる。なお、このような硬化手段の一例としては、プリプレグに含まれる樹脂が熱可塑性樹脂の場合にはエアブローなどの冷却手段が、プリプレグに含まれる樹脂が熱硬化性樹脂の場合にはヒータなどの加熱手段が、それぞれ挙げられる。
このような実施形態によれば、巻取ロールの表面温度、例えば第1巻取面や第2巻取面の温度を所定温度に調節することで、これに巻き付けられるプリプレグを軟化又は硬化させることが可能となる。
このような実施形態によれば、連続して搬送される長尺のプリプレグに対して効率的にツバ部を形成することができる。
このような実施形態によれば、ツバ部押付手段とツバ部付勢手段とによって折曲手段によって形成されたツバ部を整形することで、ツバ部の成形精度を向上させることができる。
プリプレグ渦巻き体の成形方法であって、
長手方向に沿って連続して搬送される長尺のプリプレグを巻取ロールの第1巻取面に巻き付ける第1巻取工程と、
前記第1巻取工程の後、前記第1巻取面に巻き付けられて渦巻き状に変形されたプリプレグを前記巻取ロールの軸方向に沿って相対移動させ、前記巻取ロールの第2巻取面の内周側に形成されている溝部に収容する移動工程と、
前記移動工程の後、連続して搬送される長尺のプリプレグを前記第2巻取面に巻き付ける第2巻取工程と、
を少なくとも含むことを特徴とする。
上述したプリプレグ渦巻き体を含むスクロール流体機械であって、
前記スクロール流体機械は、ハウジングと、前記ハウジングに固定された固定端板の一面に渦巻き状の固定側ラップが立設されてなる固定スクロールと、前記ハウジングに公転旋回可能に支持された旋回端板の一面に、前記固定側ラップとの間で密閉空間を画定する旋回側ラップが立設されてなる旋回スクロールと、を備えてなり、
前記固定スクロールの固定側ラップ及び前記旋回スクロールの旋回側ラップの少なくともいずれか一方は、前記プリプレグ渦巻き体を含んでいることを特徴とする。
ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
先ず、図1,図2を基にして、本発明の一実施形態におけるスクロール圧縮機1の基本構成について説明する。
スクロール圧縮機1は、外郭を構成するハウジング2を備えている。ハウジング2は、フロントハウジング4とリアハウジング6からなり、両部材が例えばボルト5等の締結部材によって一体的に締結されることで構成されている。フロントハウジング4およびリアハウジング6には、円周上の複数個所、例えば4箇所に等間隔で締め付け用のフランジ4A,6Aが一体に形成され、このフランジ4A,6A同士をボルト5で締め付けることによって、フロントハウジング4とリアハウジング6とが一体に締結されている。
固定スクロール10は、図2に示したように、略円板状の固定端板12と、固定端板12の一面に垂直に立設される固定側ラップ14からなる。固定側ラップ14は、平面視においてインボリュート曲線(伸開線)に沿った渦巻き状に形成されている。また、そのスクロール内周端部は、他のスクロール区間よりも厚肉に形成されている。
図3は、本発明の一実施形態における固定スクロールおよび旋回スクロールの概略断面図であって、図2におけるA−A,A´−A´位置における断面を示した図である。図4は、本発明の一実施形態におけるプリプレグ渦巻き体の斜視図である。
なお、上記または下記の説明において、渦巻き状に成形される前のものをプリプレグ体50´、渦巻き状に成形された後のものをプリプレグ渦巻き体50と呼び、両者を適宜区別する場合がある。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、液晶ポリエステル等のポリエステルや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等のポリオレフィンや、ポリオキシメチレン、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリエーテルニトリル、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系樹脂、液晶ポリマーなどの結晶性樹脂、スチレン系樹脂の他や、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリフェニレンエーテル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレートなどの非晶性樹脂、その他、フェノール系樹脂、フェノキシ樹脂等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール(レゾール型)樹脂、ユリア・メラミン樹脂、ポリイミド樹脂などが挙げられる。なお、これらの共重合体、変性体、および/または、これらの2種以上をブレンドした樹脂などを適用しても良い。
なお、図5に示した実施形態では、プリプレグ渦巻き体50が3層のプリプレグ50a,50b,50cから構成されていたが、本発明はこれに限定されない。積層されるプリプレグは4層以上であってもよく、少なくとも1層以上であればよい。
次に、上述したプリプレグ渦巻き体50を渦巻き状にプリフォームするための成形装置70及びその成形方法について説明する。
図6A及び図6Bは、本発明の一実施形態におけるプリプレグ渦巻き体の成形装置の装置構成及びプリプレグ渦巻き体の成形方法について説明するための図である。図6A及び図6Bにおいて、右図に装置の概略側面図を示し、左図に側面図の矢印位置における概略断面図を示す。また、図6Aは、巻付角度が0°(巻き始め)〜270°の範囲にある場合を示し、図6Bは、巻付角度が450°〜630°の範囲にある場合を示している。図7は、本発明の一実施形態におけるプリプレグ渦巻き体の成形装置の巻取ロールを示した斜視図である。
第1巻取面82は、搬送されたプリプレグ体50´が最初に巻き取られる巻取面である。その巻取面は、軸方向視においてインボリュート曲線(伸開線)に沿った渦巻き状に形成されている。
第2巻取面84は、第1巻取面82に巻き取られることで渦巻き状に形成されたプリプレグ体50´を引き続いて巻き取るための巻取面である。この第2巻取面84は、第1巻取面82に対して軸方向Lに沿ってずらされて設けられている。そして、第2巻取面84の始端84aは第1巻取面82の終端82bと軸方向視において一致している。また、この第2巻取面84も軸方向視においてインボリュート曲線(伸開線)に沿った渦巻き状に形成されている。
先ず、図6A(a)〜(b)に示したように、長手方向に沿って連続して搬送される長尺のプリプレグ体50´を巻取ロール80の第1巻取面82に巻き付ける(第1巻取工程)。
そして最後に、プリプレグ体50´を巻取ロール80から取り外すことで、図4に示した如くプリプレグ渦巻き体50が成形される。
図示した実施形態では、回転軸73は2つに分割されており、それぞれの分割体の端部には、フランジ73a,73bが一体的に設けられている。また、フランジ73aは第1巻取面82の端面に一体的に取り付けられており、フランジ73bは第3巻取面86の端面に一体的に取り付けられている。そして、回転軸73が回転することで、回転軸73とともに巻取ロール80も回転するようになっている。
図示した実施形態では、プリプレグ体50´の巻き取りの進行に伴って搬送手段72が巻取ロール80の径方向(図中の上方向)に移動することで、いずれの巻付角度においても巻き取り開始位置sが常に巻取面82,84,86の最上部に位置するようになっている。
また、巻き付け角度が360°に近づき過ぎると、後述する押付手段92やエアブロー96を配置するスペースを確保できなくなるため、第1巻取面82の始端82aから終端82bまでの角度範囲は、上述したように、240°以上300°以下とするのが好ましい。
図示した実施形態では、押付手段92は、回転ローラ92aと、該回転ローラ92aを巻取ロール80に向かって付勢して押し付けるための押付バネ92bからなる。
このような実施形態によれば、プリプレグ体50´を巻取面82,84,86に巻き付ける直前に軟化させることができるため、効率的にプリプレグ渦巻き体50を成形することができる。
図示した実施形態では、プリプレグ体50´に含まれる樹脂は熱可塑性樹脂であり、エアブロー96によってプリプレグ体50´に空気を吹き付けて冷却することで熱可塑性樹脂が硬化する。また、プリプレグ体50´に含まれる樹脂が熱硬化性樹脂の場合には、エアブロー96に替わってヒータなどの加熱手段を設け、加熱手段によってプリプレグ体50´を加熱することで、プリプレグ体50´に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させるように構成する。
この温度調整機構87は、巻取ロール80の表面、すなわち第1巻取面82,第2巻取面,溝部83の表面,及び第2溝部85の表面などを所定温度に調節可能に構成されていればよく、その構造等は特に限定されない。例えば、巻取ロール80の内部に熱媒体が循環する流路を形成し、当該流路に熱媒体を循環させる構成とすることで、巻取ロール80の表面温度を調節可能にすることができる。
このような構成によれば、プリプレグ体50´が第1巻取面82に巻き付けられている時には第1巻取面82だけを温度調節することが出来るなど、必要な部分だけを温度調節することが出来るため、無駄なエネルギー消費を抑制することができる。
2 ハウジング
4 フロントハウジング
4A,6A フランジ
5 ボルト
6 リアハウジング
8 クランク軸
8A 小径軸部
8B 大径軸部
8C クランクピン
10 固定スクロール
12 固定端板
12A 吐出口
14 固定側ラップ
15 チップ面
15a チップシール
20 旋回スクロール
22 旋回端板
24 旋回側ラップ
30 圧縮室
32A メイン軸受
32B サブ軸受
33 メカニカルシール(リップシール)
34 ドライブブッシュ
34A バランスウェイト
34B クランクピン穴
36 フローティングブッシュ
38 自転阻止機構
38A 自転阻止リング
38B 自転阻止ピン
39 ドライブ軸受
42A 吸入チャンバー
42B 吸入口
44 吐出チャンバー
50 プリプレグ渦巻き体
50´ プリプレグ体
50a〜c プリプレグ
50A 竪壁部
50B ツバ部
52 連続繊維
60 不連続繊維部
62 不連続繊維
70 成形装置
72 搬送手段
72a,72b 搬送ローラ
73 回転軸
73a,73b フランジ
74 スライド機構(移動手段)
76 制御装置
78 折曲手段
78a 上板
78b 下板
79a,79b 屈曲部
80 巻取ロール
82 第1巻取面
83 溝部
84 第2巻取面
85 第2溝部
86 第3巻取面
87 温度調節機構
92 押付手段
92a 回転ローラ
92b 押付バネ
94 加熱器(軟化手段)
96 エアブロー(硬化手段)
97 ツバ部押付手段
97a 回転ローラ
97b 押付バネ
98 ツバ部付勢手段
98a 背圧プレート
98b 付勢バネ
Claims (14)
- プリプレグ渦巻き体の成形装置であって、
長尺のプリプレグを長手方向に沿って連続して搬送可能な搬送手段と、
前記プリプレグを巻き取って渦巻き状に変形させるための第1巻取面と、前記第1巻取面に対して巻取ロールの軸方向に沿ってずらされて設けられた、前記プリプレグを巻き取って渦巻き状に変形させるための第2巻取面と、前記第1巻取面に巻き取られることで渦巻き状に変形された前記プリプレグを収容可能な、前記第2巻取面の内周側に形成された溝部と、を少なくとも有する巻取ロールと、
前記渦巻き状に変形されたプリプレグを前記巻取ロールの軸方向に沿って相対移動させるための移動手段と、
を少なくとも備えることを特徴とするプリプレグ渦巻き体の成形装置。 - 前記プリプレグ渦巻き体の成形装置は回転軸をさらに備え、
前記巻取ロールは前記回転軸に取り付けられ、該回転軸とともに回転可能に構成されていることを特徴とする請求項1に記載のプリプレグ渦巻き体の成形装置。 - 前記移動手段は、前記巻取ロールを軸方向に沿って移動可能とするスライド機構であることを特徴とする請求項2に記載のプリプレグ渦巻き体の成形装置。
- 前記プリプレグ渦巻き体の成形装置は、
前記巻取ロールの巻き取り開始位置が一定になるように、前記巻取ロールの巻付角度に応じて前記搬送手段を前記巻取ロールの径方向に沿って移動させるための制御装置をさらに備えていることを特徴とする請求項2又は3に記載のプリプレグ渦巻き体の成形装置。 - 前記第1巻取面は、該第1巻取面の始端から終端までの角度範囲が180°以上360°未満に形成されていることを特徴とする請求項4に記載のプリプレグ渦巻き体の成形装置。
- 前記第1巻取面は、該第1巻取面の始端から終端までの角度範囲が240°以上300°以下に形成されていることを特徴とする請求項5に記載のプリプレグ渦巻き体の成形装置。
- 前記プリプレグ渦巻き体の成形装置は、
前記巻取ロールの巻き取り開始位置よりも下流側に設けられた、前記プリプレグを前記巻取ロールに向かって押し付けるための押付手段をさらに備えることを特徴とする請求項2乃至6何れか一項に記載のプリプレグ渦巻き体の成形装置。 - 前記プリプレグ渦巻き体の成形装置は、
前記巻取ロールの巻き取り開始位置よりも上流側に設けられた、前記プリプレグを加熱して軟化させるための軟化手段をさらに備えることを特徴とする請求項2乃至7何れか一項に記載のプリプレグ渦巻き体の成形装置。 - 前記プリプレグ渦巻き体の成形装置は、
前記押付手段よりも下流側に設けられた、前記プリプレグを硬化させるための硬化手段をさらに備えることを特徴とする請求項7に記載のプリプレグ渦巻き体の成形装置。 - 前記巻取ロールは、該巻取ロールの表面温度を調節可能な温度調節機構を備えていることを特徴とする請求項2乃至9何れか一項に記載のプリプレグ渦巻き体の成形装置。
- 前記プリプレグ渦巻き体の成形装置は、
前記巻取ロールの巻き取り開始位置よりも上流側で且つ前記軟化手段よりも下流側に設けられた、連続して搬送される前記長尺のプリプレグを折り曲げてツバ部を形成するための折曲手段をさらに備えることを特徴とする請求項9に記載のプリプレグ渦巻き体の成形装置。 - 前記プリプレグ渦巻き体の成形装置は、
前記折曲手段によって形成されたツバ部を前記巻取ロールの軸方向に沿って付勢するように構成されたツバ部付勢手段と、
前記巻取ロールの巻き取り開始位置よりも下流側に設けられた、前記ツバ部付勢手段に向かって前記ツバ部を押し付けるためのツバ部押付手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項11に記載のプリプレグ渦巻き体の成形装置。 - プリプレグ渦巻き体の成形方法であって、
長手方向に沿って連続して搬送される長尺のプリプレグを巻取ロールの第1巻取面に巻き付ける第1巻取工程と、
前記第1巻取工程の後、前記第1巻取面に巻き付けられて渦巻き状に変形されたプリプレグを前記巻取ロールの軸方向に沿って相対移動させ、前記巻取ロールの第2巻取面の内周側に形成されている溝部に収容する移動工程と、
前記移動工程の後、連続して搬送される長尺のプリプレグを前記第2巻取面に巻き付ける第2巻取工程と、
を少なくとも含むことを特徴とするプリプレグ渦巻き体の成形方法。 - 請求項1乃至12何れか一項に記載のプリプレグ渦巻き体を含むスクロール流体機械であって、
前記スクロール流体機械は、ハウジングと、前記ハウジングに固定された固定端板の一面に渦巻き状の固定側ラップが立設されてなる固定スクロールと、前記ハウジングに公転旋回可能に支持された旋回端板の一面に、前記固定側ラップとの間で密閉空間を画定する旋回側ラップが立設されてなる旋回スクロールと、を備えてなり、
前記固定スクロールの固定側ラップ及び前記旋回スクロールの旋回側ラップの少なくともいずれか一方は、前記プリプレグ渦巻き体を含んでいることを特徴とするスクロール流体機械。
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