JP2639503B2 - 網状管状体より補強された構築物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ａ）発明の技術分野 本発明は、補強された構築物に関する。

ｂ）従来の技術及び解決しようとする問題点 網状組織を有する円筒又は多角筒は、篭等として古来
作られていた。之等は幅狭の長い材料を筒の軸に対して
斜めに組むことを主体としていて、軸に平行な成分はあ
っても斜交部の変形を防ぐために一部に用いられるに過
ぎなかった。フィラメントワインディング法で作られる
篭状の物も従来は斜交する成分によって構成されてい
た。

網状筒体又はその組み合せによって立体的構造物を構
成しようとする時、この構造物をマトリックス中に埋没
させて補強材として用いる場合にも、又単独の構造物と
して用いる場合にも、構成する筒体は曲げ、引っ張り、
圧縮に強い抗力をもつことを要求される。曲げ等に対抗
するためには軸方向に平行な成分が有効に働く、そのた
めに軸方向に平行な成分を主体として構成された網状筒
体を経済的に製造することが必要になってきた。

ｃ）問題点を解決するための手段 本発明人等はフィラメントワインディング法により、
軸方向成分を主とする網状円又は多角筒を経済的に製造
する装置を考案した。

即ち端部を糸掛けピンを有する円又は多角形ドラムに
ピンを利用してフィラメントを巻き付けるに際し、糸案
内がドラム軸と平行にドラバースする間、ドラムは回転
せず、トラバースがその端末にある時にドラムはピン間
隔の複数倍に相当する角度を回転し、トラバース間は停
止していてトラバースが反対側の端末に来た時ドラムに
先の場合の反対の回転を行はしめる。ドラム上には端末
に於てピンの部分で周方向に、両端のピンの間に軸に平
行に、フィラメントが巻き付けられる。一定回数巻き付
けた後、トラバース端末に於けるドラムの回転を１〜複
数ピッチ分多く回転した後、同じ操作を繰り返す。この
操作を繰り返し行えば、ドラム上に、左右のピンの間を
軸に平行に置かれた成分と、左右それぞれのピンの位置
でドラム周上に巻かれた円又は多角形の成分とより成る
篭形が、フィラメントによって構成される。

これに続いてトラバース中にドラムを回転させ、１ト
ラバースに対して糸掛けピンのピッチの整数倍に相当す
る回転を行はせることを繰り返せば、斜交するフィラメ
ントをその上に巻くことができる。但しこの斜め成分は
無くても篭形を維持することはできるので、稔り力が全
く働かない場合には斜交フィラメントを省略してもよ
い。

ドラム上に巻かれたフィラメントに、熱硬化性又は時
効硬化性樹脂を含浸させ、或は熱可塑性樹脂を粉末法等
によって付着させておいて熱処理するなどの方法を用い
て樹脂によって固化せしめれば、篭形の円又は多角筒形
の網状構造体が得られる。ドラムから之を取り出すに
は、糸掛けピンを引き抜き、ドラムを筒体から外せばよ
い。

この筒体は軸方向に平行なフィラメント成分を主と
し、之等を筒の端部にある周方向の成分によって結合し
た粗目の強固な網状の構造体である。

この筒体を補強材等として使はうとする場合、一本で
も利用できるが、之を数本まとめて使用すれば、色々な
形状を形成して必要な形に組み立て得るばかりでなく、
相互に補強し合うので極めて強固な構造体を構成するこ
とができる。多数の筒体をまとめ、之を周囲から紐等に
よって結束し、或は数本の筒体を貫通するボルトによっ
て締める等の手段によって、壁状又は塔状の構造を作る
ことができるが、更に筒体を直交又は斜交して組み立て
れば複雑な構造物を造ることができる。

本発明に於ては、更にフィラメントワインディングさ
れた上に加工して、組み立てに便利な形態を付与する方
法を考案した。

ｄ）図面による説明 第１図は巻き付けドラムと糸掛けピンの関係を示す。
中心軸１を有する巻き付けドラム２上に、ピン３が植え
付けてあり、ピン３は着脱可能或はドラム内に引き込み
可能である。第２図は本発明の装置の正面図である。巻
き付けられるフィラメント６を供給するため、糸巻き５
とトラバース４があって４はドラムに沿って左右動す
る。或は４は移動せずドラムが軸芯に沿って左右動して
もよい。ドラム上にフィラメントの一端を固定し、ドラ
ムを回転し或はトラバースを運動させると、フィラメン
トはドラム上に巻き付けられる。即ちドラムを停止しト
ラバースをドラムの左より右に移動せしめ、トラバース
が右のピンの位置を通過した後、ドラムをピンのピッチ
の数個分に相当する角度だけ回転して再びドラムを停止
させ、トラバースを逆に右より左に移動させる。左のピ
ンの位置をピンが通過してからドラムを前と逆の方向に
同角度回転させる。この運動を繰り返すとピンを回って
ドラム上にフィラメントが巻き付けられる。数回之を繰
り返した後ドラムの回転角度をピッチの１〜複数倍増加
して回し、その後は再び前と同じ操作を繰り返す。一定
巻数毎にドラム回転を増した後は再び前と同じ操作を繰
り返すと、第３図に展開図を示す如く、軸方向にピンの
ピッチに従って平行に並ぶフィラメントと、両端のピン
に沿ってドラム上を周回するフィラメントによる筒体が
得られる。次ぎにトラバース運動とドラム回転とを同時
に、１トラバースに対し１ピッチ分の整数倍ずつ回転さ
せれば、その上に第４図に示す如き斜めの成分のフィラ
メントを巻き付けることができる。この操作を適当に繰
り返すことによって、ドラム上にフィラメントによる軸
方向の成分と、之に斜交する成分と、端部に於ける円周
成分によって構成された、各成分が必要な太さを持つ網
状筒形の構造体が得られる。フィラメントを巻き付ける
に当たって樹脂を含浸、塗着等の処理によって、フィラ
メントに付着させておき、フィラメント巻き付け後、ピ
ンを外し、ドラムを引き抜けば、フィラメントによって
構成された網状の円筒が得られる。ドラムを多角形にし
ておけば多角筒になる。ピンを引き抜く操作は、第５図
にその一例を示す如き装置によってドラム内部に引き込
む方法を用いれば一挙に行うことができる。第５図に於
てピンを支えるピン支持具11は軸１の上を軸に沿って動
き得る輪８、９に支えられるリンク10に支持されてい
る。輪８と９の間隔を広げると支持具11は軸１に近づ
き、従ってピン３はドラム円周内に引き込まれる。

ピン及びドラムの表面に、テフロン加工その他の離型
処理を施しておけば、樹脂硬化後にも成形された筒体か
ら引き抜くことは容易である。

ドラムにフィラメントを巻き付けるに当たって、先ず
始めに軸方向成分を巻き付けておけば、ドラム体には端
部とその上のピンさえあれば、同径の筒体を成形するの
で、ドラムの中央部は不要である。若し中央部が無いド
ラムに始めに斜交部の成分を巻き付ければ、形成される
面は回転双曲面に相当する鼓形になる。この方法を利用
すれば内部に鼓状部を有する筒体を作ることができる。

更に前記した方法によって、均一断面形の筒体を先ず
作り、ピンを支持するドラム端部の距離を近づけて巻か
れたフィラメントを緩めておいて、その上に斜交部の成
分を巻き付けると、始めに巻かれた成分の中央部は内側
に圧迫されて、第６図に示す如き鼓形の筒体を作ること
ができる。この鼓形の筒体は、筒体を斜交させて組み合
せて複雑な構造物を作ろうとする時に用いて便利であ
る。

巻き付けるフィラメントは一本に限ることはなく、数
本を数個のトラバースによって供給して製造の速さを大
きくすることができる。

更に又、フィラメントに塗布した樹脂が完全固化する
前に、外部より型を押し付けて凹部を成形することがで
きる。

例えば第７図に示す如く、ドラム端部に凹部成形の内
型になる形状の型を２分して12、13とし、一方の型12を
ドラム端部に固定し、他方の内型13を軸１の上に固定し
ておく。フィラメント巻き付け後、外型14を外部より押
し付けると共に、ドラム端部２の軸上での固定を緩めて
内型13に近づき得るようにしてやれば、型に相当する凹
部を成形することができる。但し、筒体の左右両端に凹
部を加工する場合には、内型13は外周を縮小し得る構造
にして、成形品取り出しの邪魔にならないようにする必
要がある。

第８図には上記の方法によって端に近く丸溝を作られ
た四角筒体を示す。四角筒を積み上げた壁状構造に溝径
に相当する丸棒を挿入することができる。

更に下記の括弧内に述べる如き形状の凹部を加工して
おけば、同じ形の凹部をもつ円筒体を互いに直交して積
み重ねることができるので、之を利用して校倉式の筒体
の結合物を組むことができる。第９図はその凹部の正面
図、第10図は側断面図、第11図は平面図である。

「両端部の周によって定められる円筒の内部に於て、
円筒の中心よりその直径の1/4以上の距離にあり、２辺
b,b′が軸と平行で、他の２辺c,c′が軸と直角である正
方形ａと、b,b′よりａ面と45゜の角度をなして始ま
り、ａ面に平行な直径の端付近に於て筒体とd,d′に於
て交はる２面と、c,c′より始まりａ面と45゜の角度を
もって、上記のb,b′より始まる面と反対の方向に向か
い、筒体とe,e′に於て交はる２面と、正方形ａの対角
線を通りａ面と直交する２面f,f′とによって形成され
る鞍形面」 上記の形状の凹部を有する２本の円筒体は、直交して
互いのａ面が接するように組み立てることができるの
で、この凹部を円筒体の端の両側に加工して置けば、円
筒体を井桁状に強固に組むことことができる。直交せし
める相手の円筒体の形状が決っている場合には、bdfに
よって決められる筒体の凹部の形を相手筒体の寸法に沿
って変えてもよい。又この鞍形の形状に於て正方形を菱
形として、円筒体を直交以外の角度に組み合せることも
可能であるので、多角形状を組み立てるよう応用するこ
ともできる。

上記に於て正方形ａの位置に中心より円筒体の直形の
1/4以上の距離をもたせたのは、同径の物を数層組み立
てる場合、次の層の円筒体の外周がぶつかり、ａ面が密
着しなくなるのを避けるためである。相手の筒体の径が
異なるなど特殊の場合には、1/4直径以内の内部に入っ
てもよい。

筒体が円ではない断面形状をもつ場合には、第14図に
示す如く、積み重ねの方向を示す直線ｇに平行な直線が
筒断面によって切り取られる線分の内の最大のものｈを
上記円筒の直径に準じて取り扱い、積み重ねの方向ｇに
直角を保つ正方形又は菱形を鞍部として鞍形面を決めれ
ば、上記の円筒体と同じように直交、斜交して組み立て
るための噛み合わせ凹部を作ることができる。

凹部を加工するには、その形状に相当する外型と内型
を用いる。内型はドラム軸上に予め固定しておいて、そ
の上にフィラメントを巻く。フィラメント巻き付け後、
外型を外部より押し込む。成形の際フィラメントが型に
沿って曲がり筒体の長さが縮まらうとするので、ドラム
端部は軸上を自由に動き得るよう、その固定を緩めてお
く。凹部の形状が複雑である場合には、ピンを引き抜い
ておいて、筒体端の周の形が変形することを許す方がよ
い。

使用するフィラメントの材質によっては直角に曲げる
ことが困難な場合がある。その場合には、正方形又は菱
形のみを設計通りに、他の面は組み合せる相手と干渉し
ないことを条件として、任意に修正して曲がりを緩和し
てもよい。

第12図に示すのは、第９、10、11図の鞍形凹部を、両
端の両面に有する筒体を井桁状に組み合せた構造物であ
る。正方形ａの筒体中心よりの距離を1/4直径より大き
くすれば、並列する筒体の間に隙間ができる。

第13図は120゜斜交の鞍形凹部を加工した筒体によっ
て六角形に組み立てた構造物を示す。鞍形凹部は図中ｒ
に示す如き菱形を基準として作られる。構造物は噛み合
い部に於て接着する、並列する筒体を貫通するボルトに
よって結合する等の方法で相互間を結合すれば、強固な
構造物が得られる。

ｅ）発明の効果 本発明の装置によって、両端の周とその間をつなぐ軸
に平行なフィラメント成分を主とする粗目の強固な網状
筒体を作ることが容易になり、之を基本として、繊維よ
り成るフィラメントによる強固な網状立体構造物を組み
立てることが容易になった。

そのため、コンクリート、プラスチックス等の補強材
として繊維を有効に利用することが出来るばかりでな
く、繊維による任意の形状の網状軽量構造物を作ること
ができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の巻き付けドラムと糸掛けピンと
の関係を示す斜視図、第２図は本発明の装置の正面図で
ある。第３及び４図は製作された筒体の展開図であっ
て、第３図は軸平行のフィラメント成分によって構成さ
れたもの、第４図は平行成分と斜交成分とによって構成
されたものの例を示す。第５図は糸掛けピンを内部に引
き込む装置の一例、第６図は鼓形に成形された筒体を示
す。第７図は筒体端部に溝状の凹部を加工するための内
型及び外型、第８図は四角筒に丸溝形の凹部を加工した
例を示す。 第９、10及び11図は鞍形凹部の形状を示す図であって、
第９図は正面図、第10図は側断面図、第11図は平面図で
ある。 第12図は矩形状に筒体を組み上げた構造物の斜視図、第
13図は六角形に筒体を組み上げることを説明する平面
図、第14図は角筒体の組み上げを示す断面図である。 図中の番号、記号の説明 １……ドラム軸、２……巻き付けドラム ３……糸掛けピン、４……トラバース ５……糸巻き、６……フィラメント ７……ドラム端支持輪、８、９……リンク支持輪 10……リンク、11……ピン支持具 12、13……内型、14……外型 ａ……正方形、b,b′……正方形ａの辺（軸平行） c,c′……正方形ａの辺（軸直角） d,d′,e,e′……鞍形面の斜面が筒体を切る線 f,f′……正方形ａに直角な面 ｇ……筒体組上げ方向線 ｈ……組上げ方向の筒体最大厚さ ｒ……菱形

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】2000kg/mm²以上の引張弾性率を有する糸ま
   たはロービングよりフィラメントワインディング法より
   作成された2mm以上の網目を持つ網状管状体を複数組み
   合わせるたものにマトリックスを充填してなる補強され
   た構築物。
2. 【請求項２】請求項（１）の網状管状体の端部に溝が形
   成されており、管状体の組合せを強固にさせた補強され
   た構築物。