JP2567059B2 - テープ巻取シャフトのドラム本体及びその製造方法 - Google Patents

テープ巻取シャフトのドラム本体及びその製造方法

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JP2567059B2 JP63232828A JP23282888A JP2567059B2 JP 2567059 B2 JP2567059 B2 JP 2567059B2 JP 63232828 A JP63232828 A JP 63232828A JP 23282888 A JP23282888 A JP 23282888A JP 2567059 B2 JP2567059 B2 JP 2567059B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65HHANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H75/00Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
    • B65H75/02Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks
    • B65H75/18Constructional details
    • B65H75/24Constructional details adjustable in configuration, e.g. expansible
    • B65H75/242Expansible spindles, mandrels or chucks, e.g. for securing or releasing cores, holders or packages
    • B65H75/243Expansible spindles, mandrels or chucks, e.g. for securing or releasing cores, holders or packages actuated by use of a fluid

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、テープ、帯状フィルム、帯状シート等の原
反材(以下、テープと総称する)を筒状コア(紙管)に
巻きとる際に筒状コアを保持するテープ巻取シャフト
の、ドラム本体及びその製造方法に関するものである。
(従来の技術) 第10図は一般に用いられるテープ巻取シャフトである
エアーシャフトを示す縦断面図、第11図は第10図のXI−
XI断面図である。このようなエアーシャフトは筒状コア
内に挿入された後、次のように動作して筒状コアを保持
するようになっている。即ち空気給気口51から空気が給
気されることにより、第12図に示すように膨張体52が拡
張し、ラグ受け53aに一体に形成されたラグ53bが筒状の
ドラム本体50に形成された貫通孔50aを通ってドラム本
体50表面に突出し、筒状コアの内周に当接することによ
って、筒状コアを保持するようになっている。
そして近年、このようなエアーシャフトの取扱いを容
易なものとするために、その軽量化を図るべく、ドラム
本体を例えば炭素繊維強化プラスティック(CFRP)によ
り構成したものがある。一般にCFRPによりドラム本体と
なる筒状体を形成するには、シートワインディング法、
フィラメントワインディング法が用いられる。シートワ
インディング法は糸状の炭素繊維を織物とし又はプリプ
レグとしてマンドレルに巻き付ける方法であり、これに
対しフィラメントワインディング法は糸状の炭素繊維を
そのままマンドレルにくまなく巻き付ける方法である。
共に巻き付けた後にマンドレルと共に加熱硬化し、マン
ドレルを取外す。そしてこの場合、貫通孔はCFRPにより
ドラム本体となる筒状体を形成した後、その筒状体を機
械加工により堀削して形成していた。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら上記のようなドラム本体では、機械加工
により貫通孔を形成するので、製作に手間が掛かり、コ
スト高となるという問題点があった。またCFRPにより筒
状体を形成した後にこれを堀削して貫通孔を形成するの
で、貫通孔の部分でCFRPが繊維が分断されてしまい、強
度が弱くなるという問題点があった。
本発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、従来の炭素繊維からなるドラム本体に比し
て強度の向上したドラム本体を、及びそのドラム本体を
当該従来例に比して安いコストで製作することができる
製造方法を提供することを目的とする。
(問題点を解決するための手段) 本願の第1の発明は、規則的に配列された複数の半径
方向の貫通孔を有する筒状のドラム本体と、上記貫通孔
を通ってドラム本体表面に突出可能に設けられた複数の
コア保持部とを備え、コア保持部をドラム本体表面に突
出させテープが巻き付けられる筒状コアの内周面に当接
させることにより筒状コアを保持するテープ巻取シャフ
トの、ドラム本体において、糸状の炭素繊維が張り巡ら
され半径方向に積層されて硬化されてなり、上記炭素繊
維が上記貫通孔の部分で分断されることなく且つ上記貫
通孔の周壁が積層され硬化された上記炭素繊維により形
成されていることを特徴とするテープ巻取シャフトのド
ラム本体である。
本願の第2の発明は、規則的に配列された複数の半径
方向の貫通孔を有する筒状のドラム本体と、上記貫通孔
を通ってドラム本体表面に突出可能に設けられた複数の
コア保持部とを備え、コア保持部をドラム本体表面に突
出させテープが巻き付けられる筒状コアの内周面に当接
させることにより筒状コアを保持するテープ巻取シャフ
トの、ドラム本体の製造方法において、ドラム本体の内
径と同じ寸法の外径を有しドラム本体の長さ以上の長さ
を有するマンドレルであって、その外周面に、外周面か
ら除去可能であり且つ上記貫通孔と同じ寸法の同じ同断
面形状を有し上記貫通孔の半径方向の長さ以上の長さだ
け半径方向外向きに突出した突出部を、ドラム本体の内
周面に対する上記貫通孔の配列と同じ配列で複数個設け
たマンドレルを用い、糸状の炭素繊維をフィラメントワ
インディング法によりマンドレルの外周面に上記突出部
を避けるように制御しながらくまなく巻き付けて積層
し、積層した炭素繊維を加熱硬化し、硬化した炭素繊維
から上記突出部を除去した後マンドレルを取外すように
したことを特徴とするテープ巻取シャフトのドラム本体
の製造方法である。
(作用) 本願の第1の発明においては、積層され硬化された炭
素繊維が貫通孔の部分で分断されてはいないので、分断
されている従来例に比してドラム本体の強度が向上する
こととなる。
本願の第2の発明においては、複数の突出部が設けら
れたマンドレルの外周面に、糸状の炭素繊維を上記突出
部を避けるように制御しながらフィラメントワインディ
ング法によりくまなく巻き付けて積層するようにしてい
るので、上記突出部の部分が積層した炭素繊維で囲まれ
た貫通孔となる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図について説明する。第1図
は本発明の一実施例によるテープ巻取シャフトであるエ
アーシャフトのドラム本体を示す一部縦断面側面部分図
である。このドラム本体1は筒状であり、規則的に配列
して形成された複数(ここでは5つを示す)の半径方向
を貫通孔2を有している。貫通孔2は横断面円形であ
る。そしてドラム本体1は、糸状の炭素繊維3が張り巡
らされ半径方向に積層されて硬化されてなっており、炭
素繊維3が貫通孔2の部分で分断されることなく且つ貫
通孔2の周壁が積層されて硬化された炭素繊維3により
形成されている。そしてこのドラム本体1は第2図に示
すような空気給気口4、ラグ受け5a、ラグ5b、膨張体6
を設けることにより、第10図に示す従来例と同様に動作
するエアーシャフトを構成するものである。
次にドラム本体1の製造方法について説明する。まず
第3図に示すようなマンドレルを用意する。このマンド
レル10は筒状体11の外周面に複数個のボズ12が設けられ
て構成されている。筒状体11はその長さがドラム本体1
の長さに等しく、その外径がドラム本体1の内径に等し
いものである。ボス12はドラム本体1の内周面に対する
貫通孔2の配列と等しい配列で筒状体11の外周面に設け
られている。ボス12は第3図のIV−IV断面図である第4
図に示すように、筒状体11の外周面に接する面12aが外
周面に沿って隙間なく接するような曲面となった円柱体
で、おの径Lは貫通孔2の径と同じで、高さHは貫通孔
2の半径方向長さより少し長いものである。そして面12
aの中央には筒状体11に設けた半径方向の貫通孔11aに隙
間なく嵌入される突出部13がボス12と一体に設けられて
いる。即ちボス12は突出部13を貫通孔11aに嵌入するこ
とにより、マンドレル10がドラム本体1の製造のために
軸回りに回転しても筒状体11から外れない程度に筒状体
11に取付けられるようになっており、且つドラム本体1
の製造後に筒状体11から取外すことができるようになっ
ている。
次に上記ようなマンドレル10を用い、熱硬化性樹脂の
含浸された糸状の炭素繊維3をフィラメントワインディ
ング法によりマンドレル10の外周面にボス12を避けるよ
うに制御しながらくまなく巻き付けて積層する。即ち第
5図に示すようにマンドレル10の両側を回転支持台21に
取付け、炭素繊維3の端をマンドル10の一方の側(ここ
では図中左側)のaに留め、そして予めマンドレル10の
ボス12の位置を記憶させておいたコンピュータ23によ
り、マンドレル10の軸回りの回転及に炭素繊維3を支持
する支持部22のマンドレル10の長手方向即ち矢印X方向
の平行移動を制御してボス12を避けながら、例えばマン
ドレル10の回転を止めて支持部22を移動させて図中3xに
示すようにマンドレル10の長手方向に平行に、又は支持
部22の移動を止めてマンドレル10を回転させて図中3yに
示すように長手方向に垂直に、又は両者を作動させて図
中3zに示すように長手方向に対して斜めに、炭素繊維3
をマンドレル10の外周面に一定の張力を与えながら巻き
付け、貫通孔2の半径方向長さと同じ厚さだけ積層す
る。
そして積層された炭素繊維3をマンドレル10と共に加
熱処理して硬化させた後、まず積層した炭素繊維3から
のぞいているボス12の先端をつまんでボス12を筒状体11
及び硬化した炭素繊維3から取外し、次いで筒状体11の
両側面にある炭素繊維3を切断して筒状体11を硬化した
炭素繊維3から取出す。これによりドラム本体1が形成
されることとなる。
(発明の効果) 以上のように本願の第1の発明によれば、ドラム本体
1を構成する糸状の炭素繊維3が貫通孔2の部分で分断
されてはいないので、貫通孔の部分で炭素繊維が分断さ
れてなる従来例に比してドラム本体1の強度を向上させ
ることができる。
また本願の第2の発明によれば、筒状体11の外周面に
複数個のボス12が形成されたマンドレル10を用い、その
外周面に糸状の炭素繊維3をフィラメントワインディン
グ法によりボス12を避けるようコンピュータ23により制
御しながらくまなく巻き付けて積層し、所定の厚さまで
積層した炭素繊維3をマンドレル10と共に加熱処理して
硬化させ、公庫した炭素繊維3からボス12を、次いで筒
状体11を取り除くようにしたので、上述のような貫通孔
2の部分で炭素繊維3が分断されることなく且つ貫通孔
2の周壁が積層され硬化された炭素繊維3により形成さ
れたドラム本体1を、積層され硬化された炭素繊維にそ
の後貫通孔を機械加工により形成した従来例に比して安
いコストで製作することができる。
(別の実施例) ドラム本体1はエアーシャフトに限らず、メカニカル
シャフトに用いることもできる。即ちドラム本体1を用
いることによって、第6図に示すような、回転シャフト
44を回転させシャフト44に一体形成されている略円錐状
の回転支持体43を回転させて矢印C又はD方向に移動さ
せることにより支持体43の円周面にありみぞ嵌合してい
るラグ42がドラム本体1の貫通孔2を通って出入りする
ようにしたメカニカルシャフトを構成することもでき
る。
また上記実施例では、第5図に示すように炭素繊維3
をマンドレル10の外周面にボス12の間をぬって直線状に
巻き付けているが、これは第7図に示す3aのようにボス
12の側面に巻き付けるようにして巻き付けてもよい。
また上記実施例では、ボス12を円柱体、即ち横断面が
円形の柱体としているが、これは貫通孔2と同じ形状、
即ち貫通孔2を通って突出するラグ5b(第2図)の形状
と同じ形状とする必要があるからであり、ラグの形状が
例えば横断面が菱形、楕円形等の柱体であれば、ボスの
形状は横断面が菱形、楕円形等の柱体とする必要があ
る。例えば第9図のように横断面が菱形のボス12aを設
けたマンドレル20においては、炭素繊維3を、全てマン
ドレル20の長手方向に対し斜めに巻くだけでマンドレル
20の外周面にボス12aを避けてくまなく巻き付けること
ができ、コンピュータによる制御を容易に行なわせるこ
とができる。
更に上記実施例では、除去可能な突出部としてボス12
を設けたマンドレル10を用いているが、これは第8図に
示すようなマンドレル30を用いてもよい。即ち第8図に
おいて、31は複数の貫通孔31aを有する筒状体、32は円
柱状の突出体、33は略円錐状の回転支持体であり、突出
体32の内面は回転支持体33の円周面にありみぞ嵌合して
いる。また回転支持体33は回転シャフト34に一体に形成
されている。そしてこのマンドレル30では、シャフト34
及び支持体33が回転させられて矢印A方向に進むと、突
出体32が回転支持体33の円周面に沿って相対的に矢印B
方向に移動して筒状体31の表面に突出するようになって
いる。突出体32を筒状体31内に引込める場合は上記とは
逆にシャフト34を矢印B方向に進むよう回転させればよ
い。なおマンドレル30の外径及び長さはマンドレル10と
同じであり、また突出体32はマンドレル30の外周面から
最大限に突出した時の突出高さが貫通孔2(第1図)の
半径方向長さと等しくなるよう設定されている。そして
このマンドレル30を用いる場合には、突出体32を筒状体
31の外周面に突出させた状態て上記実施例と同様に炭素
繊維3を筒状体31の外周面に突出体32を避けながら巻き
付け、突出体32の突出高さまで積層し、硬化させた後、
突出体32を筒状体31内に引込めて筒状体31と共に硬化し
た炭素繊維3から取り除けばよい。このマンドレル30を
用いても上記実施例と同様のドラム本体1を安いコスト
で得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるテープ巻取シャフトの
ドラム本体を示す一部縦断面側面部分図、第2図は本実
施例のドラム本体を用いたエアーシャフト示す縦断面
図、第3図は本実施例のドラム本体を製造する際に用い
るマンドレルを示す一部縦断面側面部分図、第4図は第
3図のIV−IV断面図、第5図は本実施例のドラム本体の
製造工程を示す外観図、第6図は本実施例のドラム本体
をメカニカルシャフトに用いた例を示す縦断面図、第7
図は本実施例のドラム本体の別の構造工程を示す外観
図、第8図は本実施例のドラム本体を製造する際に用い
る別のマンドレルを示す縦断面図、第9図は別のドラム
本体の製造工程を示す外観図、第10図は従来のドラム本
体を用いたエアーシャフトを示す縦断面図、第11図、第
12図は第10図のXI−XI断面図であり、それぞれ第10図の
エアーシャフトの作動状態を示す図。1……ドラム本
体、2……貫通孔、3……炭素繊維、10、20、30……マ
ンドレル、12、12a……ボス、32……突出体。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】規則的に配列された複数の半径方向の貫通
    孔を有する筒状のドラム本体と、上記貫通孔を通ってド
    ラム本体表面に突出可能に設けられた複数のコア保持部
    とを備え、コア保持部をドラム本体表面に突出させテー
    プが巻き付けられる筒状コアの内周面に当接させること
    により筒状コアを保持するテープ巻取シャフトの、ドラ
    ム本体において、糸状の炭素繊維が張り巡らされ半径方
    向に積層されて硬化されてなり、上記炭素繊維が上記貫
    通孔の部分で分断されることなく且つ上記貫通孔の周壁
    が積層され硬化された上記炭素繊維により形成されてい
    ることを特徴とするテープ巻取シャフトのドラム本体。
  2. 【請求項2】規則的に配列された複数の半径方向の貫通
    孔を有する筒状のドラム本体と、上記貫通孔を通ってド
    ラム本体表面に突出可能に設けられた複数のコア保持部
    とを備え、コア保持部をドラム本体表面に突出させテー
    プが巻き付けられる筒状コアの内周面に当接させること
    により筒状コアを保持するテープ巻取シャフトの、ドラ
    ム本体の製造方法において、ドラム本体の内径と同じ寸
    法の外径を有しドラム本体の長さ以上の長さを有するマ
    ンドレルであって、その外周面に、外周面から除去可能
    であり且つ上記貫通孔と同じ寸法の同じ横断面形状を有
    し上記貫通孔の半径方向の長さ以上の長さだけ半径方向
    外向きに突出した突出部を、ドラム本体内の内周面に対
    する上記貫通孔の配列と同じ配列で複数個設けたマンド
    レルを用い、糸状の炭素繊維をフィラメントワインディ
    ング法によりマンドレルの外周面に上記突出部を避ける
    ように制御しながらくまなく巻き付けて積層し、積層し
    炭素繊維を加熱硬化し、硬化した炭素繊維から上記突出
    部を除去した後マンドレルを取外すようにしたことを特
    徴とするテープ巻取シャフトのドラム本体の製造方法。
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