JP2936874B2 - フィラメントワインディング装置 - Google Patents
フィラメントワインディング装置Info
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Description
強化プラスチック成形品を成形するにあたり、ヤーンプ
リプレグをマンドレルに対して連続的に巻き付けるため
のフィラメントワインディング装置に関する。
脂等を含浸させて乾燥・半硬化させたヤーンプリプレグ
を用いるいわゆる乾式のフィラメントワインディング法
は、強化繊維にその都度液状の樹脂を含浸させながら巻
き付ける湿式のフィラメントワインディング法に比べて
成形品質および加工性が優れていることから多方面で採
用されている。
は例えば図8の装置を用いることにより実現される。す
なわち、給糸装置としてのクリールボックス1から引き
出された多数本のヤーンプリプレグ2,2…を櫛形状の
ストレーナ3に引き通して揃え、さらにこれらのヤーン
プリプレグ2,2…を先細りノズル状のデリバリーガイ
ド4に引き通して集束させた上でマンドレル5に巻き付
ける。
に矢印Y方向および矢印γ方向に往復運動する図示外の
ワインディングアームに支持されていることから、前記
マンドレル5の回転運動に同期してデリバリーガイド4
が上記のように二方向に移動することで、ヤーンプリプ
レグ2,2…は張力を与えられながら所定配向のもとで
マンドレル5に巻き付けられることになる。
グ2,2…を巻き付けることによって形成された構造体
は、周知のように後工程において加熱硬化処理した上で
マンドレル5から脱型することで製品となる。
ィラメントワインディング装置においては、櫛形状のス
トレーナ3で横一列に揃えられた多数本のヤーンプリプ
レグ2,2…をデリバリーガイド4のテーパ面形状を利
用して一気に絞り込むことにより、デリバリーガイド4
の出口側のヤーンプリプレグ2,2…にそのヤーンプリ
プレグ2,2…同士が横一列のままで相互に密着するよ
うな集束力を付与しているものであるが、ヤーンプリプ
レグ2,2…とデリバリーガイド4とは単にプリプレグ
送給方向に相対摺動するだけであることから、ヤーンプ
リプレグ2,2…に対するデリバリーガイド4の集束力
付与効果が必ずしも十分でない。
の集束力不足を原因として横一列の整列状態を保つこと
ができず、デリバリーガイド4を通過した直後にヤーン
プリプレグ2,2…同士が相互に離れてしまったり、あ
るいは相互に重なってしまうことがあり、結果的にマン
ドレル5に巻き付けられたヤーンプリプレグ2,2…の
配向に疎密が生じたり巻付厚さが不均一になったりして
成形品質の向上に限界がある。
を通過した直後にヤーンプリプレグ2,2…同士が相互
に離れたり重なったりする現象は、図8に示すようにマ
ンドレル5上の配向により角度θが小さくなるほど顕著
となり、特にマンドレル5の両端の球状部6ではその表
面の接線方向にヤーンプリプレグ2,2…を整合させる
ことができないため、一本一本のヤーンプリプレグ2,
2…に対応する球状部表面の周長距離の違いにより数本
のプリプレグ2,2…にたるみが生じ、このたるみが上
記のヤーンプリプレグ2,2…の配向の疎密とともに製
品の形状精度や機械的強度を低下させる一因となってい
る。
れたもので、デリバリーガイドを通過した直後のヤーン
プリプレグが横一列に揃うように十分な集束力を与えて
マンドレル上でのヤーンプリプレグの疎密の発生を防止
し、併せてマンドレルの球状部にもヤーンプリプレグを
忠実に追従させることができるようにしたフィラメント
ワインディング装置を提供することを目的とする。
繰り出された複数本のヤーンプリプレグをデリバリーガ
イドに引き通して集束させつつ一列に揃えた上で回転運
動するマンドレルに巻き付けるようにしたフィラメント
ワインディング装置において、前記デリバリーガイド
は、前記ヤーンプリプレグの送給方向に沿って支持体に
並設されてヤーンプリプレグを案内する回転可能な複数
のガイドローラを備えてなり、前記複数のガイドローラ
のうち前記マンドレルに最も近い位置に位置する幅狭の
ガイドローラは、それ自体の回転自由度とは別に、支持
体に対して、そのローラ自体の回転中心と平行な回転中
心の回りを首振り回転可能で、かつ前記デリバリーガイ
ド内でのヤーンプリプレグの送給方向と平行な回転中心
の回りを首振り回転可能に支持されていることを特徴と
している。
しに伴う張力に応じて各ガイドローラが回転し、しかも
マンドレルに最も近い位置に位置するガイドローラが幅
狭であることからヤーンプリプレグ同士の集束力が増加
し、マンドレルに最も近いガイドローラを通過した以降
のヤーンプリプレグを相互に密着させたままで一列に揃
えることができ、例えば図8の角度θが小さくなった場
合でもヤーンプリプレグ同士が離れたり重なり合うこと
がなく、ヤーンプリプレグに所定の方向性を与えてマン
ドレル側の配向に忠実に追従させることができる。
は二方向に首振り回転可能であるため、例えばマンドレ
ルの球状部に対してもその接線方向から一列に揃えたヤ
ーンプリプレグを忠実に追従させることができる。
示すデリバリーガイド11は従来のノズル状のデリバリ
ーガイド4(図8参照)に代えて用いるもので、したが
ってデリバリーガイド11の入口側には櫛形状のストレ
ーナ3で揃えられた多数本のヤーンプリプレグ2,2…
が導かれる一方、デリバリーガイド11の出口側から繰
り出されるヤーンプリプレグ2,2…はマンドレル5側
に供給されることになる。
り互いに連結された支持体としての一対のフレーム1
3,13間に、ヤーンプリプレグ送給方向の上流側から
順に四つのガイドローラ14,15,16,17を設け
たもので、各ガイドローラ14〜17はいずれもプリプ
レグ送給方向と直交する軸を回転中心としてフレーム1
3,13に回転可能に支持されている。そして、前述し
たストレーナ3を経たヤーンプリプレグ2,2…は、ガ
イドローラ14の上面側からガイドローラ15の下面側
に入り、さらにガイドローラ16の上面側を経た上でガ
イドローラ17の下面側を通ってマンドレル5側に送給
される。
3,4に示すようにガイドローラ16と共有する軸18
を介してカウンターレバー19が矢印a方向に首振り回
転可能に連結されている。そして、軸18の両端にはそ
のばね力方向が相互に拮抗する一対のねじりコイルばね
20,21が設けられており、これら一対のねじりコイ
ルばね20,21のばね力のために、カウンターレバー
19はその無負荷状態では図3に実線で示す中立位置に
保持されている。
略コ字状のブラケット22が一体に固定されており、前
記ガイドローラ17を回転可能に支持しているローラホ
ルダ23がブラケット22に対してフローティング可能
に支持されている。
ラケット22の脚部24との間には引張コイルばね25
が張設されており、これによってローラホルダ23がブ
ラケット22に対して弾性的に支持されている。そし
て、ローラホルダ23の上面中央部には円錐状の窪み2
6が形成されていて、この窪み26とボールホルダ27
とによりスチールボール28が回転可能に支持されてい
る。一方、前記ブラケット22の下面中央部にはボール
シュー29が固定されており、このボールシュー29の
先端の球面受部30がスチールボール28に圧接してい
る。なお、前記球面受部30を含むボールシュー29の
先端部31は耐摩耗性材料で形成されている。
チールボール28を中心として構成された球面軸受によ
って前記ブラケット22に対してフローティング可能に
支持されており、無負荷状態では引張コイルばね25,
25のばね力によって図4に実線で示す中立位置に保持
されているものの、前記スチールボール28を回転中心
として矢印b方向およびc方向を含むいずれの方向にも
首振り回転可能となっている。
ディング装置においては、図1のクリールボックス1か
らストレーナ3を経た多数本のヤーンプリプレグ2,2
…は、デリバリーガイド11の上流側からガイドローラ
14の上面、ガイドローラ15の下面、ガイドローラ1
6の上面およびガイドローラ17の下面を通って順次案
内されて、マンドレル5の回転運動に伴って所定の張力
を与えられながらマンドレル5側に送り出されてマンド
レル5に巻き付けられる。
二つのガイドローラ14,15は多数本のヤーンプリプ
レグ2,2…が相互に重なり合うことがないように横一
列に揃える役目をし、またガイドローラ16は上記二つ
のガイドローラ14,15よりも幅狭で且つフランジ部
32を有していることから、ヤーンプリプレグ2,2…
同士の横一列の整列性を保ちつつ、その前段のガイドロ
ーラ14,15の通過時点よりもヤーンプリプレグ2,
2…同士を寄せ集めて集束させ、このガイドローラ16
で集束されたヤーンプリプレグ2,2…がガイドローラ
17を経てその集束度を保ちつつマンドレル5に巻き付
けられることになる。
レグ2,2…の配向に応じてデリバリーガイド11の先
端のカウンターレバー19が軸18を回転中心として上
下方向(矢印a方向)に首振り回転する一方、ガイドロ
ーラ17を支持しているローラホルダ23もスチールボ
ール28の中心を回転中心として図2,5に示すように
横方向(矢印b方向)あるいは水平方向(矢印c方向)
に首振り回転することになる。
6にヤーンプリプレグ2,2…を巻き付ける場合でも、
その球状部6の表面の接線あるいは接平面方向にヤーン
プリプレグ2,2…の横一列の束を整合させることがで
きるため、ヤーンプリプレグ2,2…のたるみの発生を
防止することができ、またヤーンプリプレグ2,2…の
整列,集束状態を維持しつつマンドレル5に巻き付ける
ことができるほか、マンドレル5上のヤーンプリプレグ
2,2…の配向により図1の角度θが小さくなった場合
でもヤーンプリプレグ2,2…の整列,集束状態を維持
しつつヤーンプリプレグ2,2…に方向性を付与して上
記の配向方向に忠実に追従させることができる。
ディング法に用いられるマンドレル5は、成形後の脱型
のために図6に示すようにコアロッド33とその回りの
多数のブロック片34,34…とから構成されて分割可
能な構造となっている。このようなマンドレル5を用い
てヤーンプリプレグ2,2…の巻き付けを行った場合、
ブロック片34,34…同士の合わせ部に段差が生じ、
この段差部にヤーンプリプレグ2,2…が引っ掛かった
り、あるいは成形後の製品の内周面の平滑性が損なわれ
ることがある。加えて、ヤーンプリプレグ2,2…の巻
き付け後にその表面を真空パック材で覆い、ヤーンプリ
プレグ層内の真空引きを行いながら加圧・加熱処理する
ことでそのヤーンプリプレグ層の均質化を図ることが行
われるが、上記のようにブロック片34,34…同士の
合わせ部のシール性の確保が難しいために所定の真空状
態を維持することが困難である。
の表面をシリコンラバー35で覆い(同図(A))、そ
のシリコンラバー35の上に上記のようなフィラメント
ワインディング法によってヤーンプリプレグ2,2…を
巻き付けてヤーンプリプレグ層36を形成する(同図
(B))。そして、フィラメントワインディング完了後
に、ヤーンプリプレグ層36の上に真空パック材37を
かぶせ、ヤーンプリプレグ層36の真空引きを行いなが
ら全体をオートクレーブ等で加圧・加熱処理する(同図
(C))。さらに、加圧・加熱処理後に真空パック材3
7を除去するとともに、マンドレル5を構成しているブ
ロック片34,34…を分解して順次取り出し(同図
(D))、最後にシリコンラバー35を除去する(同図
(E))。このような手順とすることにより、先に述べ
たような分割タイプのマンドレル5のもつ欠点が全て解
消される。
ーガイドに設けられた複数のガイドローラのうち、マン
ドレル側に最も近い位置のガイドローラを二方向に首振
り回転可能な構造としたことにより、途中でヤーンプリ
プレグの集束が解かれてしまうことがなく、ヤーンプリ
プレグの整列,集束状態を維持したままでマンドレルに
巻き付けることができるため、マンドレル上のヤーンプ
リプレグの配向に疎密が生じたり巻付厚みが不均一にな
ることがなく、成形品質が著しく向上するほか、マンド
レルに最も近いガイドローラが二方向に首振り回転する
ために、たとえマンドレルの球状部にヤーンプリプレグ
を巻き付ける場合でもヤーンプリプレグの一列の束を前
記球状表面の接線方向に合わせることができるようにな
ってその球状部に必要とされる配向方向にヤーンプリプ
レグを忠実に追従させることができ、従来のようなヤー
ンプリプレグのたるみの発生を防止して製品の形状精度
や機械的強度を一段と向上させることができる。
集束性が増すことによって同時に送給できるヤーンプリ
プレグの本数を増加させることができることから、ヤー
ンプリプレグの巻き付け効率が向上するとともに、例え
ばまゆ形等の複雑形状の製品の成形も可能となる効果が
ある。
巻き付けから脱型までの工程説明図。
を示す構成説明図。
Claims (1)
- 【請求項1】 給糸装置から繰り出された複数本のヤー
ンプリプレグをデリバリーガイドに引き通して集束させ
つつ一列に揃えた上で回転運動するマンドレルに巻き付
けるようにしたフィラメントワインディング装置におい
て、 前記デリバリーガイドは、前記ヤーンプリプレグの送給
方向に沿って支持体に並設されてヤーンプリプレグを案
内する回転可能な複数のガイドローラを備えてなり、 前記複数のガイドローラのうち前記マンドレルに最も近
い位置に位置する幅狭のガイドローラは、それ自体の回
転自由度とは別に、支持体に対して、そのローラ自体の
回転中心と平行な回転中心の回りを首振り回転可能で、
かつ前記デリバリーガイド内でのヤーンプリプレグの送
給方向と平行な回転中心の回りを首振り回転可能に支持
されていることを特徴とするフィラメントワインディン
グ装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP4052991A JP2936874B2 (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | フィラメントワインディング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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JP2936874B2 true JP2936874B2 (ja) | 1999-08-23 |
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ID=12930395
Family Applications (1)
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JP4052991A Expired - Fee Related JP2936874B2 (ja) | 1992-03-12 | 1992-03-12 | フィラメントワインディング装置 |
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---|---|---|---|---|
JP5256919B2 (ja) | 2008-08-05 | 2013-08-07 | 村田機械株式会社 | フィラメントワインディング装置 |
JP5643322B2 (ja) * | 2010-09-28 | 2014-12-17 | 村田機械株式会社 | フィラメントワインディング装置 |
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1992
- 1992-03-12 JP JP4052991A patent/JP2936874B2/ja not_active Expired - Fee Related
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